[發(fā)明專利]一種大口徑成像光子篩及其制作方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910091043.4
• 申請日: 2009-08-20
• 公開（公告）號: CN101630027A
• 公開（公告）日: 2010-01-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱效立;潘一鳴;謝常青;賈佳;劉明
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: G02B5/00
• 分類號: G02B5/00;G02B5/18;G02B27/44
• 代理公司: 北京市德權(quán)律師事務所
• 代理人: 王建國

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及衍射光學元件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種大口徑成像光子篩及其制作方法。

背景技術(shù)

光子篩是基于菲涅耳波帶片的一種新型的衍射光學元件，它將菲涅耳波帶片上亮環(huán)對應的區(qū)域用大量隨機分布的透光小孔來代替，小孔的直徑為相應波帶片環(huán)帶寬度的1.53倍。這些位置隨機分布的透光小孔使得衍射光之間相互干涉，從而能夠有效地抑制旁瓣效應和高級衍射，提高分辨率，得到更為銳利的焦斑。傳統(tǒng)波帶片在成像領(lǐng)域的分辨率取決于它的最外環(huán)寬度，該尺寸受到加工工藝的限制因而分辨率難以得到進一步的提高。光子篩由于其最外環(huán)小孔直徑為對應波帶片環(huán)寬的1.53倍，因此可以放寬對加工工藝的要求，進而制作更大口徑的光子篩，從而提高成像的分辨率。光子篩的重量比相同參數(shù)的波帶片更輕，因而在航天望遠鏡領(lǐng)域有著更加廣闊的前景。光子篩的這些特性使得它在高分辨率成像、亞波長光刻、顯微鏡技術(shù)方面有著非常好的應用前景。雖然大口徑光子篩在紫外望遠鏡成像領(lǐng)域有著廣闊的應用前景，但是其制作非常復雜，制作版圖所需的數(shù)據(jù)量巨大，現(xiàn)有的加工工藝難以克服該問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了提高光子篩成像的分辨率，本發(fā)明的目的在于提供一種大口徑成像光子篩。

為了解決現(xiàn)有加工工藝無法制作大口徑成像光子篩的問題，本發(fā)明的另一目的在于提供一種大口徑成像光子篩的制作方法，使得現(xiàn)有的加工工藝能夠滿足大口徑光子篩的制作要求。

為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種大口徑成像光子篩，包括透光襯底和鍍在其上的不透光的金屬薄膜，所述不透光的金屬薄膜上隨機分布若干透光小孔。

上述透光襯底的材料為透光材料，所述透光材料為熔融石英、普通玻璃或有機玻璃，所述透光襯底的直徑大于80mm。

上述不透光的金屬薄膜的材料為鉻、金、鋁或銅。

上述隨機分布的透光小孔為平面式透光小孔，其分布在中心半徑為r_n，寬度為w_n的環(huán)帶上，所述平面式透光小孔之間不重疊；所述平面式透光小孔的圓心分布在環(huán)帶中心半徑r_n上，其中：

r_n²＝2nfλ+n²λ²，n＝1，2，3......，

對應r_n上的平面式透光小孔的直徑為：

d_n＝w_n＝λ/2r_n，其中λ為波長，f為焦距。

上述環(huán)帶包括內(nèi)部環(huán)帶、中間環(huán)帶和外部環(huán)帶，所述內(nèi)部環(huán)帶、中間環(huán)帶和外部環(huán)帶的數(shù)目各占總環(huán)帶數(shù)的1/3，其中所述內(nèi)部環(huán)帶和外部環(huán)帶上的透光小孔為圓孔，所述中間環(huán)帶上的透光小孔為與所述內(nèi)部環(huán)帶和外部環(huán)帶上的透光小孔面積相等的正十六邊形。

一種大口徑成像光子篩的制作方法，所述方法包括：

(1)設(shè)計版圖：在設(shè)計版圖過程中，加入Connes整形函數(shù)，對隨機分布在光子篩不透光金屬薄膜上的透光小孔數(shù)目進行量化操作；

(2)根據(jù)設(shè)計的版圖制作得到光學光刻掩膜版；

(3)在透光襯底上蒸鍍一層金屬薄膜；

(4)在透光襯底上涂覆光刻膠，用所述光學光刻掩膜版進行光學光刻，顯影定影后，采用濕法或者干法腐蝕的方法將光刻后暴露出來的金屬薄膜去除。

上述步驟(1)中隨機分布的透光小孔為平面式透光小孔，其分布在中心半徑為r_n，寬度為w_n的環(huán)帶上，所述平面式透光小孔之間不重疊；所述平面式透光小孔的圓心分布在環(huán)帶中心半徑r_n上，其中：

r_n²＝2nfλ+n²λ²，n＝1，2，3......，

對應r_n上的平面式透光小孔的直徑為：

d_n＝w_n＝λ/2r_n，其中λ為波長，f為焦距。

上述環(huán)帶包括內(nèi)部環(huán)帶、中間環(huán)帶和外部環(huán)帶，所述內(nèi)部環(huán)帶、中間環(huán)帶和外部環(huán)帶的數(shù)目各占總環(huán)帶數(shù)的1/3，其中所述內(nèi)部環(huán)帶和外部環(huán)帶上的透光小孔為圓孔，所述中間環(huán)帶上的透光小孔為與所述內(nèi)部環(huán)帶和外部環(huán)帶上的透光小孔面積相等的正十六邊形。

上述不透光金屬薄膜的材料為鉻、金、鋁或銅。

上述透光襯底的材料為透光材料，所述透光材料為熔融石英、普通玻璃或有機玻璃，所述透光襯底的直徑大于80mm。