[實用新型]微光學器件高速并行直寫制作系統

無效

• 申請號: 200720062842.5
• 申請日: 2007-04-02
• 公開（公告）號: CN201035320Y
• 公開（公告）日: 2008-03-12
• 發明（設計）人: 顏樹華;周春雷;張軍;沈少偉;李鍔;童慧鵬
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;G02F1/00;G02F1/13;G02B13/00;G06F3/00;G03F7/26
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所
• 代理人: 陳暉

技術領域

本實用新型涉及微光學器件制作領域，具體涉及一種微光學器件的高速并行直寫制作系統。

背景技術

激光直寫技術是隨著大規模集成電路的發展而于20世紀80年代中期提出的，雖然歷史并不很長，但卻取得了長足的進步。在90年代初，激光直寫系統開始廣泛應用于微光學器件的制作，大大提高了微光學器件的性能，為微光學技術的推廣應用打下了良好的基礎。

現有的較為成熟的激光直寫系統大都是逐點曝光式的，其直寫焦斑大小為微米級，所能實現的最小特征尺寸亦只能達到微米級。由于激光束橫截面光強的高斯分布特性，使得加工出的微光學器件表面比較粗糙。再者，其掃描線間距的典型值為1μm左右，寫入速度通常為10mm/s左右，完成一個10mm圓片的曝光需要1～2小時，寫入速度很慢。此外，準分子激光燒蝕法、激光淀積和刻蝕法雖可歸入激光直寫系列，但前者制作光學器件時分辨率較低，后者制作工藝復雜、成本較高，二者均未得到廣泛的應用。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是克服上述現有技術的缺陷，提供一種可采用逐個圖形進行曝光的面曝光方式，使其具有內在的并行特性，大大提高了微光學器件的制作速度和精度，縮短生產周期，使微光學器件特征尺寸可達到微米及亞微米量級，結構簡單可靠，生產成本低的微光學器件高速并行直寫制作系統。

為解決上述技術問題，本實用新型采用下述技術方案。

本實用新型的微光學器件高速并行直寫制作系統，其特征在于它包括按下列順序在光軸線上依次排列的由光源發出的光垂直照射的電尋址空間光調制器、傅里葉變換透鏡、空間濾波器、物鏡和二維精密位移平臺，還包括機內設有圖形生成軟件的計算機，空間濾波器置于傅里葉變換透鏡的后焦面上，空間光調制器通過導線與計算機的顯示視頻擴展輸出口連接。

所述電尋址空間光調制器為透射型電尋址空間光調制器，在光軸線上于透射型電尋址空間光調制器前設有依次排列的光源和擴束準直器。

所述電尋址空間光調制器為反射型電尋址空間光調制器，所述光軸線分為第一光軸線和第二光軸線，反射型電尋址空間光調制器、傅里葉變換透鏡、空間濾波器、物鏡和二維精密位移平臺按以上順序在第一光軸線上依次排列，在反射型電尋址空間光調制器和傅里葉變換透鏡之間設有分束器，在第二光軸線上設有依次排列的光源和擴束準直器，第一光軸線和第二光軸線在分束器處垂直相交，分束器的法線與兩光軸線的夾角均為45°。

所述二維精密位移平臺與所述計算機相連，或與另一臺計算機相連。

所述光源是紫外光源或是He-Cd激光器。

本實用新型采用電尋址空間光調制器，通過導線與計算機的顯示視頻擴展輸出口連接，并由計算機控制和輸入調制信號，對垂直照射的光束進行強度調制，以形成高質量的灰階圖形。再利用基于傅里葉變換透鏡和物鏡組合的高精縮倍率光學系統，對微光學器件進行面曝光，且曝光面上各點曝光強度數字量化可控。

空間光調制器對光束進行強度調制和時間細分調制；對時間進行細分的方法為：

(1).將單次曝光時間T細分為M(M為時間細分倍數，為大于等于2的整數)個間隔ΔT，ΔT＝T/M；

(2).由計算機控制不同像元顯示預定灰階值的時間為t₁，且t₁為ΔT的整數倍，即t₁＝m×ΔT；m為時間細分數，m為大于等于1、小于等于M的整數；

(3).由計算機控制不同像元顯示0灰階值的時間為t₂，且t₂＝(M-m)×ΔT；光強調制倍數增大M倍，相當于空間光調制器顯示的灰階值擴展M倍。

本實用新型適當選擇傅里葉變換透鏡的焦距、物鏡的焦距、空間光調制器到傅里葉變換透鏡之間的距離、空間濾波器到物鏡之間的距離，可實現系統的高精縮倍率要求，使所制作微光學器件的最小特征尺寸達到微米及亞微米量級。經理論推導，可知光學系統的橫向放大倍數為：