The problem of reducing the thickness of the lines of contact pattern masks used in the formation of micro-relief of diffractive optical elements (DOEs) and produced by laser ablation of thin films of refractory metals. For contact mask of DOEs on molybdenum films with thickness of 40 nm using a laser ablation patterns recorded with elements of the picture width 0.25–0.3 µm. This is approximately 3 times smaller than the characteristic dimensions, obtained by thermochemical recording chromium films of the same thickness in the standard process. Reactive ion etching in an inductively coupled plasma through a mask was formed micro-relief height up to 300 nm in a quartz substrate. We have shown promising applications of thin films of molybdenum as a metallic mask in the formation of microrelief of DOEs.

1 Институт систем обработки изображений РАН, 2 Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королёва(национальный исследовательский университет) (СГАУ), 3 ООО «Интерлаб» Аннотация Исследованы параметры микроструктур, полученных по технологии лазерной термохи-мической записи в плёнках молибдена с толщинами 17, 35 и 70 нм, нанесённых на стеклян-ные и кварцевые подложки. Построена зависимость пространственного разрешения микро-структур от мощности лазерного излучения для различных материалов оснований. Показа-но, что более высокого пространственного разрешения микроструктур можно добиться в плёнках молибдена толщиной 17 нм.Ключевые слова: микроструктуры, лазерная абляция, термохимическая запись, плёнки молибдена, стеклянная и кварцевая подложки. ВведениеПредставляется перспективным использование в различных областях науки и техники дифракционных оптических элементов (ДОЭ), которые представляют собой пластины с формированной на их поверхности микроструктурой [1,2]. Важнейшим этапом изготов-ления микрорельефов является получение контакт-ных масок, устойчивых к плазмохимическим процес-сам, необходимым для передачи рассчитанной мик-роструктуры ДОЭ в подложку. Ранее для этого были распространены литографические («мокрые») техно-логии [3 -8].В настоящее время для уменьшения размеров элементов микроструктур широко применяется ме-тод формирования топологического рисунка непо-средственно в исходном слое материала контактной маски без использования фоторезистов. Он основан на локальной обработке тонких плёнок хрома сфо-кусированным лазерным излучением [9, 10], под воздействием которого происходит термохимиче-ское преобразование поверхностного слоя рабочего материала.Недостаток данной технологии заключается в низком разрешении, около 0,8 мкм. Поэтому актуаль-на задача разработки технологических приёмов, по-зволяющих преодолеть этот барьер. Такой результат возможен за счёт поиска и применения материалов с контрастными характеристиками, позволяющими из-бирательно использовать максимум актинирующего излучения. В этом отношении известен ряд работ, где вместо хрома предлагаются различные альтернатив-ные материалы, такие как кремний, фосфид индия и оксиды различных металлов [11 -13]. В отличие от стандартной технологии все они предлагают форми-ровать микроструктуры путём испарения (абляции) материалов.В работе [14] была показана возможность абляции молибденовых плёнок толщиной около 0,5 мкм пико-секундным лазерным лучом с длиной волны 1064 нм, нанесённых на подслой нитрида кремния толщиной около 140 нм. Основанием служили стеклянные под-ложки толщиной 3 мм.Опираясь на [14], мы предложили подход, осно-ванный на абляции участков плёнки молибдена, под-вергнутых воздействию лазерного излучения [15].Цель настоящей работы заключается в исследова-нии геометрических параметров контактной маски, полученной по технологии лазерной абляции плёнок молибдена в зависимости от толщины плёнок, что по-зволит выработать оптимальные условия проведения технологического процесса. Методы и материалыОснованием служили оптичес...

Институт систем обработки изображений РАН, 2 Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королёва (национальный исследовательский университет) (СГАУ), 3 Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова Аннотация Выполнено сравнительное численное исследование формирования в фокальной плоскости близкорасположенных световых пятен с помощью дифракционной решётки и бинарных оптических элементов, согласованных с модами Эрмита-Гаусса. Показано, что при низких индексах мод обеспечивается хорошее качество формирования световых пятен и относительная устойчивость к хроматической дисперсии. Эксперименты с импульсным и перестраиваемым лазерами показали перспективность использования фазовых оптических элементов, согласованных с модами ТЕМ(1,0) и ТЕМ(1,1), для фокусировки в набор близкорасположенных световых пятен. Ключевые слова: фокусировка в набор световых пятен, дифракционный оптический элемент, бинарная фаза, короткие лазерные импульсы, хроматическая дисперсия. Цитированиe: Хонина, С.Н. Исследование фокусировки в близкорасположенные световые пятна при освещении дифракционных оптических элементов коротким импульсным лазерным пучком / С.

No abstract

Abstract.Considered the task of reducing the thickness of the contact lines of the pattern masks used in the formation of the microrelief of diffractive optical elements (DOE) and produced by laser ablation of thin films of refractory metals. For contact mask of DOEs on molybdenum films with thickness of 40 nm using a laser ablation patterns recorded with elements of the picture width 0.25-0.3 µm. This is approximately 3 times smaller than the characteristic dimensions, obtained by thermochemical recording chromium films of the same thickness in the standard process. Reactive ion etching in an inductively coupled plasma through a mask was formed micro-relief height up to 300 nm in a quartz substrate. We have shown promising applications of thin films of molybdenum as a metallic mask in the formation of microrelief of DOEs. ─ The creation of metallic liquid etching mask film of chromium areas not exposed to laser radiation; ─ Plasma etching the substrate through the resulting metallic mask (the formation of microrelief in the substrate).The disadvantage of this technology is pretty low resolution. Standard achievable feature size structures in this case -the order of the wavelength, i.e. about 0.8 μm [10]. In this regard, the actual task is the development of technological methods for creating elements with high spatial resolution.On the basis of the above-described process sequence, for example, in [11], there has been an element size of 0.5 μm on the structure of the chromium films 50 nm thick inflicted thermal vacuum process substrates of optical glass.Patent [12] describes how to increase the resolution of the method of laser thermochemical oxidation film of titanium thickness of 3 -60 nm, deposited on the glass substrate.A characteristic feature of the studies described in [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11], is that the resistance to the subsequent chemical resistance increases for portions of film exposed to the laser radiation. In contrast to [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11], we propose an approach based on evaporation (ablation) portions of the film exposed to laser radiation.The purpose of this paper is the experimental investigation of the possibility of further increasing the spatial resolution diffraction microrelief formed by using the contact masks using laser recording. It is proposed to achieve this total rejection of liquid chemical processes of lithography through the use of new materials and other physical effects of producing binary microstructures. Problem statement and proposed approachIn [13] have demonstrated the possibility of ablation of molybdenum films picosecond laser beam with a wavelength of 1064 nm, deposited on a sublayer of silicon nitride thickness of about 140 nm. The grounds were glass substrate of a thickness of 3 mm. Ablation of the films of molybdenum with a thickness of about 0.5 μm was carried out by laser beam with a maximum energy flux density of 260 W/cm 2 , and it was suggested that the molybdenum is removed from the substrate surface without chemical transformati...