專利名稱：環(huán)帶光子篩及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于激光光束波面整形技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種用于實(shí)現(xiàn)激光束在遠(yuǎn)場(chǎng)衍射 光斑主斑能量提升的環(huán)帶光子篩及其制作方法。該種光子篩可用于光束整形、微電子無(wú)掩 ?？涛g、強(qiáng)激光能量集中和其它需要能量聚焦到中心光斑的各種儀器中。
背景技術(shù)：
目前，在光束整形、微電子無(wú)掩?？涛g、強(qiáng)激光能量集中和其它需要能量聚焦到中 心光斑的各種儀器中，均需要極小的主斑寬度和極高的主斑能量。因此，通過各種途徑對(duì)于 激光衍射斑主斑進(jìn)行能量提升，并且抑制旁斑的能量是實(shí)用的課題。對(duì)于遠(yuǎn)場(chǎng)衍射中央主斑寬度的壓縮和峰值光強(qiáng)的提高是光學(xué)領(lǐng)域的傳統(tǒng)課題?，F(xiàn) 有以下幾種途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)這種效果，比如采用位相調(diào)制技術(shù)的位相版方法。位相版方法是把 振幅衍射器件做成位相型衍射器件，比如位相型菲涅爾波帶片。近幾年發(fā)展起來(lái)的新型光 學(xué)衍射器件光子篩，也可以實(shí)現(xiàn)更小的遠(yuǎn)場(chǎng)衍射光斑，同時(shí)壓縮旁瓣效應(yīng)。位相調(diào)制技術(shù)是通過改變衍射光線傳播截面的位相分布從而實(shí)現(xiàn)預(yù)期衍射光強(qiáng) 分布的技術(shù)。用于進(jìn)行位相調(diào)制的方法有多種，有固定位相分布的位相板，也有用光電晶體 制成的可由電壓控制位相分布的調(diào)制片。因?yàn)檠苌湮幌喟骞饽艿睦眯首罡?，所以最?用。所謂光子篩(Photon Sieve, PS)，是一種新型聚焦成像衍射光學(xué)器件，是在菲涅 耳波帶環(huán)上制作大量適當(dāng)分布的具有不同半徑的透光微孔的衍射光學(xué)元件(Diffraction Optical Element，D0E)，利用它可以對(duì)X光聚焦和成像，這是一般棱鏡和玻璃材料的成像光 學(xué)器件無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。光子篩與傳統(tǒng)的光學(xué)元件Fresnel波帶片相比，具有高分辨率和抑制 二級(jí)衍射主極大等優(yōu)點(diǎn)，能提高成像的對(duì)比度。而且，作為新型衍射元件，它具有體積小、重 量輕、易復(fù)制等優(yōu)點(diǎn)。光子篩可以應(yīng)用于高分辨率顯微鏡、天文望遠(yuǎn)鏡、下一代光刻，激光可控核聚變 (ICF)研究等。在2001年，Kipper et al.首次提出了光子篩這種新型的衍射光學(xué)器件，用它來(lái) 對(duì)軟 X 射線和 EUV 輻射光源聚焦和成像[Kipp, L.，Skibowski, M.，Johnson, R. L.，Berndt, R. , Adelung, R. , Harm,S. ,andSeemann,R. Sharper images by focusing soft X-ray with photonsieves. Nature[J]，2001. 414，184-188.]。2003年Gil and Menon報(bào)道在“光束掃描光刻”(ZPAL)系統(tǒng)中用光子篩替代波帶 片[Menon, R. , Gil,D.Barbastathis, G. , and Smith, H. I.Photon-sieve lithography[J]. Opt. Soc. Am. A, 2005. 22 (2)，342-345.]。此后，由于光子篩本身具有的優(yōu)越的性能，人們對(duì)它越來(lái)越感興趣，并將它應(yīng)用于 各種新的研究領(lǐng)域，如環(huán)繞太陽(yáng)衛(wèi)星的EUV望遠(yuǎn)鏡，THZ波全息術(shù)等[S.Wang and X. Zhang. Terahertz tomographic imaging with aFresnel lens[J]. Opt. Photon. 2002. News 13, 59]。
光子篩在軟X射線、極紫外線的聚焦和成像上有很好的應(yīng)用，可應(yīng)用于高分 辨率顯微術(shù)、光譜學(xué)、下一代光刻等領(lǐng)域。用光子篩代替菲涅耳波帶片F(xiàn)resnel zone plate (FZP)對(duì)軟X射線聚焦和成像，可以得到更高的分辨率，降低對(duì)光刻技術(shù)制作工藝的 要求。位相型菲涅耳波帶片，是具有浮雕表面結(jié)構(gòu)的菲涅耳波帶片。浮雕的厚度在波長(zhǎng) 量級(jí)，圖形應(yīng)盡可能接近設(shè)計(jì)值，可以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的高的衍射效率。[參見二元光學(xué)，金國(guó)潘， 嚴(yán)瑛白，部敏賢，第四章]本發(fā)明定義中心能量比為衍射場(chǎng)中央主瓣的能量除以全部衍射場(chǎng)的能量，它可以 表征中央主瓣能量的集中度。定義第一零點(diǎn)為主瓣與第一旁瓣之間的能量最小值所在的位 置，它的位置可以表征中央主瓣的尺寸大小。但是，由于在實(shí)際需求當(dāng)中光子篩所產(chǎn)生的遠(yuǎn)場(chǎng)主瓣仍然不夠小。比如在光子篩 取代普通透鏡應(yīng)用到光刻技術(shù)中，對(duì)于更小的衍射主辦的追求從來(lái)沒有停止過。更小的衍 射斑可以實(shí)現(xiàn)微電子加工工藝的更小的加工線寬，在光刻工藝中有著迫切的需求。如果能 夠?qū)ζ胀ü庾雍Y的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，使得光子篩聚焦的光斑主板能量還可以作進(jìn)一步的 提升，同時(shí)減小衍射斑的大小，這將是一個(gè)非常有價(jià)值的光子篩的改進(jìn)型器件。本發(fā)明就是 這樣一種新型的光子篩器件。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種環(huán)帶光子篩及其制作方法，以實(shí)現(xiàn)激 光束遠(yuǎn)場(chǎng)衍射斑的主斑能量的再提升。(二)技術(shù)方案為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種環(huán)帶光子篩，該環(huán)帶光子篩由多條同心的衍 射孔環(huán)帶與多條同心的刻蝕圓環(huán)環(huán)帶交替嵌套而成，且與該環(huán)帶光子篩中心距離最近的是 一衍射孔環(huán)帶；衍射孔環(huán)帶的寬度與刻蝕圓環(huán)環(huán)帶的寬度分別由該環(huán)帶光子篩中心向外逐 漸遞減，且衍射孔環(huán)帶的寬度與在遠(yuǎn)離該環(huán)帶光子篩中心方向與其相鄰的刻蝕圓環(huán)環(huán)帶的 寬度相等。上述方案中，所述衍射孔環(huán)帶由多個(gè)相鄰的衍射圓孔構(gòu)成，該衍射圓孔的直徑與 在遠(yuǎn)離該環(huán)帶光子篩中心方向與其相鄰的刻蝕圓環(huán)環(huán)帶的寬度相等。上述方案中，在所述衍射孔環(huán)帶上各衍射圓孔之間的區(qū)域是不透光的，且該衍射 圓孔的透光率是1。上述方案中，所述多條同心的刻蝕圓環(huán)環(huán)帶刻蝕形成于同心菲涅耳環(huán)帶上，且該 刻蝕圓環(huán)環(huán)帶的寬度等于該菲涅耳環(huán)帶的寬度。上述方案中，所述多條同心的刻蝕圓環(huán)環(huán)帶與所述衍射孔環(huán)帶上的各衍射圓孔構(gòu) 成位相板。上述方案中，所述刻蝕形成于同心菲涅耳環(huán)帶上的刻蝕圓環(huán)環(huán)帶，其奇數(shù)環(huán)或者 偶數(shù)環(huán)構(gòu)成位相衍射單元，刻蝕圓環(huán)環(huán)帶的位相值是η，奇數(shù)環(huán)或者偶數(shù)環(huán)決定于在靠近 該環(huán)帶光子篩中心方向與刻蝕圓環(huán)環(huán)帶相鄰的衍射圓孔的位置奇偶。上述方案中，所述多條同心的刻蝕圓環(huán)環(huán)帶與所述衍射孔環(huán)帶上的各衍射圓孔共
4同構(gòu)成該位相器件的透光部分，其余部分不透光。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明還提供了一種制作環(huán)帶光子篩的方法，該方法利用大規(guī) 模集成電路工藝技術(shù)和平面光刻工藝技術(shù)實(shí)現(xiàn)，包括以下步驟利用電子束直寫法制作出母版；通過接觸式光刻法將母版圖案轉(zhuǎn)移到涂有光刻膠的光學(xué)玻璃上；利用感應(yīng)耦合等離子刻蝕技術(shù)，將移到光學(xué)玻璃光刻膠上的圖案刻蝕到光學(xué)玻璃 中。上述方案中，所述通過接觸式光刻法將母版圖案轉(zhuǎn)移到涂有光刻膠的光學(xué)玻璃上 的步驟中，所述接觸曝光的復(fù)制誤差小于0.5 μ m，所采用的光刻膠為Shipley sl818，厚度 為 1. 8 μ m。上述方案中，所述將移到光學(xué)玻璃光刻膠上的圖案刻蝕到光學(xué)玻璃中的步驟中， 所采用的刻蝕氣體為三氟甲烷(CHF3)，流量為30SCCM，RF功率為500W，偏置功率為200W，對(duì) 石英基底的刻蝕速率為0. 077 μ m/min。(三)有益效果本發(fā)明提供的環(huán)帶光子篩，就是通過控制改變普通光子篩衍射的圓形孔徑為圓孔 加上刻蝕的位相環(huán)衍射單元，使通過其的準(zhǔn)直平行激光在遠(yuǎn)場(chǎng)形成中心主斑比光子篩衍射 的中心主斑能量提高，但是主瓣大小并不顯著增加的光場(chǎng)分布。本發(fā)明就是將位相型菲涅 耳波帶片的高衍射效率和新興的光子篩結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了光子篩聚焦衍射的主斑能量再提 高的光強(qiáng)分布，即實(shí)現(xiàn)了激光束遠(yuǎn)場(chǎng)衍射斑的主斑能量的再提高，這是傳統(tǒng)的光子篩所無(wú) 法實(shí)現(xiàn)的。這也是傳統(tǒng)的位相型菲涅耳波帶片所不能實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容。


圖1是普通的50環(huán)光子篩示意圖，衍射單元是圓形衍射孔徑；圖2是本發(fā)明環(huán)帶光子篩實(shí)施例之一的50環(huán)環(huán)帶光子篩結(jié)構(gòu)的示意圖，衍射單元 是衍射孔和刻蝕的環(huán)帶；圖3是基于10環(huán)菲涅耳波帶片的環(huán)帶光子篩；圖中黑色為刻蝕的位相為η的衍 射環(huán)，白色為透光孔，灰色為不透光的部分。圖4是50環(huán)環(huán)帶光子篩的衍射光強(qiáng)和108環(huán)普通光子篩的衍射光強(qiáng)與徑向距離 的對(duì)比圖。圖中我們看到中心能量比，普通光子篩是0.9592，第一零點(diǎn)位置在9，環(huán)帶光子 篩的中心能量比是0.9698，第一零點(diǎn)位置在14。并且在相同的入射光情況下，環(huán)帶光子篩 的衍射光強(qiáng)峰值約是普通光子篩的2. 5倍，極大地增加了衍射場(chǎng)的光能量。圖5是環(huán)帶光子篩的實(shí)驗(yàn)檢測(cè)裝置。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照 附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。環(huán)帶光子篩是一種新型的衍射光學(xué)位相元件，即位相板。該位相板放置于衍射極 限透鏡之前或之后，對(duì)激光束遠(yuǎn)場(chǎng)衍射光斑各級(jí)譜光強(qiáng)度進(jìn)行修正，實(shí)現(xiàn)比普通光子篩的 衍射中心光斑能量更集中的衍射中心衍射斑。本發(fā)明的位相板(環(huán)帶光子篩)采用的較小的衍射圓孔和位相為η的刻蝕衍射環(huán)結(jié)構(gòu)取代普通光子篩的單園衍射孔徑。衍射單元的 位置和數(shù)量與普通的光子篩一致。本發(fā)明給出了圓環(huán)衍射位相單元的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行了 相關(guān)模擬實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了采用環(huán)帶光子篩可以實(shí)現(xiàn)激光束遠(yuǎn)場(chǎng)主光斑能量的進(jìn)一步提 升。本發(fā)明技術(shù)可用于光束整形、微電子無(wú)掩?？涛g、強(qiáng)激光能量集中和其它需要能量聚焦 到中心光斑的各種儀器中。本發(fā)明提供的這種環(huán)帶光子篩，由多條同心的衍射孔環(huán)帶與多條同心的刻蝕圓環(huán) 環(huán)帶交替嵌套而成，且與該環(huán)帶光子篩中心距離最近的是一衍射孔環(huán)帶；衍射孔環(huán)帶的寬 度與刻蝕圓環(huán)環(huán)帶的寬度分別由該環(huán)帶光子篩中心向外逐漸遞減，且衍射孔環(huán)帶的寬度與 在遠(yuǎn)離該環(huán)帶光子篩中心方向與其相鄰的刻蝕圓環(huán)環(huán)帶的寬度相等。衍射孔環(huán)帶由多個(gè)相鄰的衍射圓孔構(gòu)成，該衍射圓孔的直徑與在遠(yuǎn)離該環(huán)帶光子 篩中心方向與其相鄰的刻蝕圓環(huán)環(huán)帶的寬度相等。多條同心的刻蝕圓環(huán)環(huán)帶刻蝕形成于同 心菲涅耳環(huán)帶上，且該刻蝕圓環(huán)環(huán)帶的寬度等于該菲涅耳環(huán)帶的寬度。多條同心的刻蝕圓 環(huán)環(huán)帶與所述衍射孔環(huán)帶上的各衍射圓孔構(gòu)成位相板。多條同心的刻蝕圓環(huán)環(huán)帶與所述衍射孔環(huán)帶上的各衍射圓孔共同構(gòu)成該位相器 件的透光部分，其余部分不透光。在衍射孔環(huán)帶上各衍射圓孔之間的區(qū)域是不透光的，且該 衍射圓孔的透光率是1。刻蝕形成于同心菲涅耳環(huán)帶上的刻蝕圓環(huán)環(huán)帶，其奇數(shù)環(huán)或者偶數(shù) 環(huán)構(gòu)成位相衍射單元，刻蝕圓環(huán)環(huán)帶的位相值是η，奇數(shù)環(huán)或者偶數(shù)環(huán)決定于在靠近該環(huán) 帶光子篩中心方向與刻蝕圓環(huán)環(huán)帶相鄰的衍射圓孔的位置奇偶。本發(fā)明提供的這種環(huán)帶光子篩，是一種在透明介質(zhì)上，先制造普通的光子篩，但是 光子篩的衍射孔徑縮小為相應(yīng)菲涅耳圓環(huán)的一倍(普通光子篩衍射孔直徑是相應(yīng)菲涅耳 環(huán)帶寬度的1. 5倍)，然后在其余菲涅耳環(huán)帶處刻蝕圓環(huán)位相環(huán)，形成位相型的菲涅耳波帶 片，該刻蝕圓環(huán)和衍射孔構(gòu)成位相板。所述位相板的大小與對(duì)應(yīng)的普通的光子篩相當(dāng)，環(huán)帶 的位相分布在同一圓環(huán)內(nèi)的位相值是相同的，都是η。圓孔的位相是0。圖2是本發(fā)明圓環(huán)型光子篩實(shí)施例之一的50環(huán)環(huán)帶光子篩結(jié)構(gòu)的示意圖，刻蝕環(huán) 帶位相是η，圖中的黑色，圓孔位相是0，圖中的白色。其余灰色部分不透光。如果所有位 相板上衍射單元的位相只有兩個(gè)值，0和π，就叫做二值位相環(huán)帶光子篩。二值位相板(binary phase-only mask)。所謂環(huán)帶是指位相板的位相分布是同心 圓環(huán)，環(huán)帶光子篩描述參數(shù)有1)環(huán)帶光子篩的中心能量比準(zhǔn)直的相干光通過環(huán)帶光子篩，所產(chǎn)生的衍射場(chǎng) 中，主斑和總衍射場(chǎng)的能量比值。比值越高，說(shuō)明主斑聚集的能量越多。2)環(huán)帶光子篩的第一零點(diǎn)第一零點(diǎn)是主斑與第一衍射極大之間極小值的位置。 值越大，說(shuō)明主斑底盤越大。值越小，說(shuō)明主斑底盤越小。由衍射光學(xué)角譜的結(jié)論可知設(shè)在ζ = 0平面上引入一個(gè)無(wú)窮大的包含有光子篩結(jié)構(gòu)的不透明屏，理想的平面 波照在光子篩上。光子篩的透過率函數(shù)為 在(1)中，xij，yij表示波帶上微孔圓心坐標(biāo)，i = 1,2......η, (η為波帶片環(huán)
數(shù))j = 1,2,......m(m為相應(yīng)環(huán)上的微孔數(shù))。E(x，y，0)經(jīng)過二維空間離散傅里葉變換得到入射光在衍射屏上的角譜FO (fx，fy，0)。
E{fx,fYfi)= J \E{x,yfi)exp[- jln{fxx + fYy)}bcdy 在(2)中，fx，fY是空間頻率，fx fv =I (α, β是波矢-與X軸，Y軸之間的
夾角)。入射光經(jīng)過光子篩后沿Z方向傳播。在Z = Z處，空間頻率的頻譜E. (fx, fy，ζ) 為 在(3)中，fx fY必須滿足條件技+ γ ^!λ2，此式表明，傳播一段距離的ζ的效應(yīng)
只是改變了各個(gè)角譜分量的相對(duì)相位。但是當(dāng)技+0>1/^2時(shí)，空間頻率的頻譜Ε. (fx, fy, ζ)為 由于μ是一個(gè)正實(shí)數(shù)，這些波動(dòng)分量因傳播距離增大而迅速衰減。將(4)式做傅 里葉逆變換，得到光波振幅E (X，y，ζ)
E(x, y,z)=[ ￡ E{fx,fY ,0)exp(/'2J^- -f2x-// .ζ) cxp^(fxx + fYy)WxdfY00v
(5)以上是普通光子篩的衍射理論。針對(duì)環(huán)帶光子篩，需要修改的就是每一個(gè)透過率 函數(shù)。由完全透光的圓形孔徑變成圓孔加上圓環(huán)位相型衍射單元。本發(fā)明給出了環(huán)帶光子篩的設(shè)計(jì)參數(shù)。我們?cè)趫D4中給出了中心能量比和第一零 點(diǎn)的比較曲線。我們選擇了 108環(huán)的普通光子篩和50環(huán)的環(huán)帶光子篩。這樣選擇的原因 是這兩器件具有相同的最小衍射單元尺寸，即相同的最小外環(huán)半徑和最小圓孔尺寸。這個(gè) 尺寸受限于微電子的加工工藝的線寬。兩種位相板衍射比較為表1所示。普通光子篩的中心能量比是0. 9592。由圖4可
知，環(huán)帶光子篩較大幅度的提升了主斑衍射光強(qiáng)峰值，并且使得能量集中度有所提高。
基于菲涅耳波帶 片環(huán)數(shù)(F)中心能量比第一零點(diǎn)(單位 衍射場(chǎng)點(diǎn))環(huán)帶光子篩500.969814普通光子篩1080.95929表 1本發(fā)明的環(huán)帶光子篩在實(shí)際的應(yīng)用如圖5所示。1是準(zhǔn)直激光器，2是聚焦透鏡， 3是本發(fā)明的環(huán)帶光子篩，4是CCD光電探測(cè)器。從準(zhǔn)直激光1發(fā)出的光經(jīng)過聚焦透鏡2和
7環(huán)帶光子篩3，在聚焦透鏡2的焦平面上產(chǎn)生主斑衍射圖。這樣的衍射主斑強(qiáng)度分布可以由 放在聚焦透鏡2的焦面上的CXD探測(cè)器4探測(cè)到并證實(shí)之。實(shí)驗(yàn)證明加入所設(shè)計(jì)的環(huán)帶光子篩后，確實(shí)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)場(chǎng)衍射光斑主瓣能量比普通 光子篩的主斑能量的進(jìn)一步提升。這說(shuō)明本發(fā)明可用于光束整形、微電子無(wú)掩?？涛g、強(qiáng)激 光能量集中和其它需要能量聚焦到中心光斑的各種儀器中。本發(fā)明提供的這種制作環(huán)帶光子篩的方法，利用大規(guī)模集成電路工藝技術(shù)和平面 光刻工藝技術(shù)實(shí)現(xiàn)，具體包括以下步驟步驟1、利用電子束直寫法制作出母版；步驟2、通過接觸式光刻法將母版圖案轉(zhuǎn)移到涂有光刻膠的光學(xué)玻璃上；步驟3、利用感應(yīng)耦合等離子刻蝕技術(shù)，將移到光學(xué)玻璃光刻膠上的圖案刻蝕到光 學(xué)玻璃中。上述制造環(huán)帶光子篩，是利用大規(guī)模集成電路工藝技術(shù)和平面光刻工藝技術(shù)來(lái)實(shí) 現(xiàn)的。首先，利用電子束直寫法制作出母版，通過接觸式光刻法，母版圖案轉(zhuǎn)移到了涂有光 刻膠的光學(xué)玻璃上。所采用的光刻膠為Shipley sl818，厚度為1.8μπι。接觸曝光的復(fù)制 誤差小于0.5 μ m。環(huán)帶光子篩各參數(shù)在前文中已給出。最后，利用感應(yīng)耦合等離子刻蝕技 術(shù)，將圖案刻蝕到光學(xué)玻璃中。所采用的刻蝕氣體為三氟甲烷(CHF3),流量為30SCCM，RF功 率為500W，偏置功率為200W，對(duì)石英基底的刻蝕速率為0. 077ym/min。對(duì)應(yīng)于0. 6328 μ m 波長(zhǎng)，光學(xué)玻璃的折射率為1.521，因而π位相對(duì)應(yīng)深度為0.607 μ m。利用泰勒輪廓儀來(lái) 測(cè)量環(huán)帶光子篩的深度為0.607 μ m。按照?qǐng)D5的光路示意圖，布置好測(cè)量光路.激光器工 作波長(zhǎng)是632. Snm0然后擴(kuò)束、準(zhǔn)直。在實(shí)驗(yàn)中，光子篩焦距是100毫米放置環(huán)帶光子篩，然 后在聚焦光斑處放置CCD探測(cè)器，由此可觀測(cè)出衍射光斑的大小。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)證明了理論計(jì) 算的正確性。下面以一個(gè)50環(huán)的環(huán)帶光子篩為例，描述其制作方法1、確定激光波長(zhǎng)和光子篩焦距，環(huán)數(shù)；2、根據(jù)工作需要確定要制作的普通光子篩；但是所有圓孔的半徑與相應(yīng)菲涅耳波 帶片環(huán)帶寬度相同，不再是普通光子篩的圓孔半徑的1.5倍。3、按照本文所述的方法刻蝕其余環(huán)帶的位相環(huán)。4、制作環(huán)帶光子篩。假設(shè)激光波長(zhǎng)是6328納米，焦距是100毫米，環(huán)數(shù)是50環(huán)?？偣灿?673個(gè)微孔。 假設(shè)微孔在菲涅耳波帶片偶數(shù)環(huán)帶，微孔的半徑從大到小是52. 0988, 33. 7020, 26. 8437,22. 9765,20. 4109, 18. 5493, 17. 119115. 9758, 15. 0348，14. 2427，13. 563912. 9737，12. 4544，11. 9929 11. 5792，11. 2055，10. 8658， 10. 5553，10. 2699，10. 0065,9. 7624,9. 5353 9. 3234,9. 1250 微米。刻蝕位相圓環(huán)的位置再奇數(shù)環(huán)的菲涅耳波帶片，分別是0. 3558-0. 4357， 0. 5031-0.56250.6162-0.6656,0. 7115-0.7547,0.7955-0.8343,0. 8714-0. 9070,
0.9412-0. 9743, 1. 0062-1. 0372, 1. 0673-1. 0965, 1. 1250-1. 1528, 1. 1799-1. 2064,
1.2324-1. 2578, 1. 2827-1. 3071, 1. 3311-1. 3547 1. 3778-1. 4006, 1. 4230-1. 4451, 1. 4668-1. 4882, 1. 5093-1. 5302, 1. 5507-1. 5710, 1. 5910-1. 6107, 1. 6303-1. 6496, 1. 6686-1. 6875，1. 7061—1. 7246，1. 7428-1. 7609 毫米。
8
以上所述的具體實(shí)施實(shí)例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步 詳細(xì)的說(shuō)明。所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施實(shí)例而已，并不用于限制本發(fā) 明。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所做的任何修改、等同替換或者改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā) 明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種環(huán)帶光子篩，其特征在于，該環(huán)帶光子篩由多條同心的衍射孔環(huán)帶與多條同心的刻蝕圓環(huán)環(huán)帶交替嵌套而成，且與該環(huán)帶光子篩中心距離最近的是一衍射孔環(huán)帶；衍射孔環(huán)帶的寬度與刻蝕圓環(huán)環(huán)帶的寬度分別由該環(huán)帶光子篩中心向外逐漸遞減，且衍射孔環(huán)帶的寬度與在遠(yuǎn)離該環(huán)帶光子篩中心方向與其相鄰的刻蝕圓環(huán)環(huán)帶的寬度相等。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)帶光子篩，其特征在于，所述衍射孔環(huán)帶由多個(gè)相鄰的衍 射圓孔構(gòu)成，該衍射圓孔的直徑與在遠(yuǎn)離該環(huán)帶光子篩中心方向與其相鄰的刻蝕圓環(huán)環(huán)帶 的寬度相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的環(huán)帶光子篩，其特征在于，在所述衍射孔環(huán)帶上各衍射圓孔 之間的區(qū)域是不透光的，且該衍射圓孔的透光率是1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)帶光子篩，其特征在于，所述多條同心的刻蝕圓環(huán)環(huán)帶刻 蝕形成于同心菲涅耳環(huán)帶上，且該刻蝕圓環(huán)環(huán)帶的寬度等于該菲涅耳環(huán)帶的寬度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)帶光子篩，其特征在于，所述多條同心的刻蝕圓環(huán)環(huán)帶與 所述衍射孔環(huán)帶上的各衍射圓孔構(gòu)成位相板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)帶光子篩，其特征在于，所述刻蝕形成于同心菲涅耳環(huán)帶 上的刻蝕圓環(huán)環(huán)帶，其奇數(shù)環(huán)或者偶數(shù)環(huán)構(gòu)成位相衍射單元，刻蝕圓環(huán)環(huán)帶的位相值是η， 奇數(shù)環(huán)或者偶數(shù)環(huán)決定于在靠近該環(huán)帶光子篩中心方向與刻蝕圓環(huán)環(huán)帶相鄰的衍射圓孔 的位置奇偶。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)帶光子篩，其特征在于，所述多條同心的刻蝕圓環(huán)環(huán)帶與 所述衍射孔環(huán)帶上的各衍射圓孔共同構(gòu)成該位相器件的透光部分，其余部分不透光。
8.一種制作環(huán)帶光子篩的方法，該方法利用大規(guī)模集成電路工藝技術(shù)和平面光刻工藝 技術(shù)實(shí)現(xiàn)，其特征在于，該方法包括利用電子束直寫法制作出母版；通過接觸式光刻法將母版圖案轉(zhuǎn)移到涂有光刻膠的光學(xué)玻璃上；利用感應(yīng)耦合等離子刻蝕技術(shù)，將移到光學(xué)玻璃光刻膠上的圖案刻蝕到光學(xué)玻璃中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制作環(huán)帶光子篩的方法，其特征在于，所述通過接觸式光刻 法將母版圖案轉(zhuǎn)移到涂有光刻膠的光學(xué)玻璃上的步驟中，所述接觸曝光的復(fù)制誤差小于 0. 5 μ m，所采用的光刻膠為Shipleysl818，厚度為1. 8 μ m。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制作環(huán)帶光子篩的方法，其特征在于，所述將移到光學(xué)玻璃 光刻膠上的圖案刻蝕到光學(xué)玻璃中的步驟中，所采用的刻蝕氣體為三氟甲烷CHF3,流量為 30SCCM，RF功率為500W，偏置功率為200W，對(duì)石英基底的刻蝕速率為0. 077 μ m/min。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種環(huán)帶光子篩，該環(huán)帶光子篩由多條同心的衍射孔環(huán)帶與多條同心的刻蝕圓環(huán)環(huán)帶交替嵌套而成，且與該環(huán)帶光子篩中心距離最近的是一衍射孔環(huán)帶；衍射孔環(huán)帶的寬度與刻蝕圓環(huán)環(huán)帶的寬度分別由該環(huán)帶光子篩中心向外逐漸遞減，且衍射孔環(huán)帶的寬度與在遠(yuǎn)離該環(huán)帶光子篩中心方向與其相鄰的刻蝕圓環(huán)環(huán)帶的寬度相等。這樣在波帶片的奇數(shù)和偶數(shù)環(huán)帶都有透光部分，分別是奇數(shù)環(huán)的透光孔和偶數(shù)環(huán)的刻蝕位相環(huán)帶，或者偶數(shù)環(huán)的透光孔和奇數(shù)環(huán)的刻蝕位相環(huán)帶。每個(gè)透光孔的大小和相應(yīng)的環(huán)帶寬度相同。本發(fā)明同時(shí)公開了一種制作環(huán)帶光子篩的方法。利用本發(fā)明，實(shí)現(xiàn)了光子篩聚焦衍射光強(qiáng)的提高，即實(shí)現(xiàn)了激光束遠(yuǎn)場(chǎng)衍射斑的主斑能量的提升。
文檔編號(hào)G03F7/20GK101881844SQ200910083498
公開日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2009年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月6日
發(fā)明者劉明, 謝常青, 賈佳 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院微電子研究所