[發明專利]一種制備連續面形螺旋相位板的方法

在審

• 申請號: 201510243020.6
• 申請日: 2015-05-13
• 公開（公告）號: CN104865790A
• 公開（公告）日: 2015-08-26
• 發明（設計）人: 史立芳;曹阿秀;郭書基;鄧啟凌;張滿;龐輝;王佳舟
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G03F1/50
• 分類號: G03F1/50;G03F7/22;G02F1/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及微細加工技術領域，具體涉及一種制備連續面形螺旋相位板的方法。

背景技術

螺旋相位板是一種具有特殊光學性能的器件。它的光學厚度隨著旋轉角度而逐漸增加，當光入射到該螺旋相位板上的時候，平行光會被變成攜帶角動量的渦旋光，這種渦旋光在光鑷、離子操控、量子通信等領域都有著很好的應用。因此這就對其制備技術提出了迫切的要求。電子束直寫、聚焦離子束直寫是一種制備螺旋相位板結構的方法，但是這種方法需要昂貴的設備，并且因為采用的是逐點直寫的方式，所以制備效率非常低，難以滿足實用化的要求。目前還有另外一種加工技術是采用臺階狀的結構來逼近于這種連續面形結構從而采用多次套刻的方法完成其加工，但是這種方法所需要的制備流程多，并且需要對準精度非常高的套刻設備，制備成本高。且由于制備完成的結構為臺階狀的結構，因此其光學轉換效率低。那么這就對螺旋相位板的加工技術提出了極大的挑戰，使得其成為一個亟待解決的難題。

發明內容

本發明要解決的技術問題為：克服現有技術的不足，提供一種工藝簡單、效率高、且可以成形連續面形螺旋相位板的方法。

本發明解決上述技術問題采用的技術方案是：一種制備連續面形螺旋相位板的方法，該方法包含以下步驟：

步驟(1)、根據目標面形進行掩模設計，具體為：假設該螺旋相位板的三維面形函數為f(x,y),其口徑大小為D，選擇抽樣間隔d來對其進行量化，將該三維結構在某一方向上量化成N個等間隔的條形子區域，可以表達為f_i(x,y),i＝1，2……N，將每個條形子區域等比例投影到其抽樣位置處的間隔內，此時其函數可以表達為其中C為常數，表示出了投影縮放時的比例，那么可以獲得每個區域的子掩模函數可以表達為M_i(x,y)，其中，當(i-1)·d<y<(i-1)·d-f_i(x)時，M_i(x,y)＝1，對應的是子掩模中不透光區，其余部分M_i(x,y)＝0，對應的是子掩模中的透光區，將所有的子掩模進行組合，即可獲得總掩模圖形M(x,y)；

步驟(2)、利用該掩模板對基片上涂覆的抗蝕劑進行曝光；

步驟(3)、將曝光后的抗蝕劑進行顯影，后烘，獲得抗蝕劑上的面形結構；

步驟(4)、采用刻蝕技術將抗蝕劑上的結構傳遞到所需要的基片材料上。

其中，抽樣間隔d的選擇標準為：首選計算得到值假設所要制備的螺旋相位板的目標高度為h，那么，如果a≤10h，那么d＝a；如果a>10h，那么d＝10h。

其中，該掩模設計完成后，需要利用該掩模采用移動曝光實現對光刻膠的感光，即邊曝光邊將掩模與光刻膠進行相對位置移動，移動的距離為抽樣間隔d。

本發明的有益效果在于：

(1)、本發明利用該方法設計所得的掩模結構，并且采用一次曝光即可以完成螺旋相位板的制備，工藝簡單，制備效率高，成本低，是一種通用性強的方法。

(2)、該發明可以進一步應用于各種三維結構的制備中，是一種應用性廣的新技術。

附圖說明：

圖1為本發明實施例中的螺旋相位片結構示意圖；

圖2為實施例利用抽樣間隔對結構進行量化之后的結構示意圖；

圖3為實施例中量化之后不同位置處樣條的形狀以及由于形成的子掩模結構示意圖；

圖4為實施例中獲得的螺旋相位板掩模示意圖；

圖5為實施例中曝光過程示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖及具體實施方式詳細介紹本發明。但以下的實施例僅限于解釋本發明，本發明的保護范圍應包括權利要求的全部內容，而且通過以下實施例，本領域技術人員即可以實現本發明權利要求的全部內容。

具體實施例中一種用于制備連續面形螺旋相位板的方法如圖所示。圖1為所要制備的目標結構的面形，可以看出螺旋相位板是一種矢高隨著角度變化的結構，其口徑D為1英寸，使用波長為532nm，對應的相位調制范圍為0-2π，即對應的矢高h為1.154μm。那么計算可得同時10×h＝11.54μm。根據量化間隔的選擇標準，選擇d為11.54μm，在此選擇整數值12μm。

利用該抽樣間隔對目標面形在某一方向上比如y方向進行量化，示意圖如圖2所示，獲得25400/12＝2117個樣條，如圖3所示為四個不同位置處的樣條形狀示意圖。將每個樣條進行等比例壓縮后放置到其對應位置處的抽樣間隔內，獲得一系列的子掩模圖形，如圖3中樣條示意圖下方的黑色圖形所示。