【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光学精密制造，具体涉及一种大面积相位型计算全息图的制备系统和制备方法。
技术介绍
1、光刻物镜系统是极紫外光刻机中最精密、最复杂的分系统。随着数值孔径na的提高，高陡度、大偏离量非球面的精度要求也逐渐提高，针对复杂曲面在全口径内的面形误差，提出了亚纳米量级的精度要求。因此，极紫外光刻物镜中的光学元件面形高精度检测是其中的关键问题。
2、计算全息图(cgh)基于光路衍射理论可生成任意形状的参考波前，能够补偿各种类型的像差，因此是解决高精度的非球面面形检测问题的核心器件。计算全息图可分为振幅型cgh与相位型cgh，相比之下，相位型cgh对光的相位进行调制，充分利用了各处光的能量，具有更高的衍射效率，更加满足超高精度的非球面物镜面型检测的需求。
3、传统的相位型cgh加工工艺主要采用电子束直写或激光直写技术。电子束直写方法制作精度较高，适于加工最小线宽小于0.5μm的器件，但刻写的速度较慢，对大面积cgh的制造提出了重大挑战。相比于电子束直写技术，激光直写具有成本低、写入速度快、操作简单、工作环境要求低等优点，具有更好的应用前景，但其受限于光学衍射极限，多用于微米量级特征尺寸的器件制作，这大大限制了计算全息图的精度进一步提高，从而影响了更高精度的非球面面形检测；同时，激光直写单点写入速度较慢，而用于极紫外光刻物镜面型检测的cgh尺寸在6寸以上，这导致其制作时间长达数天，无法大规模应用。
4、数字微镜器件(digital micromirror devices，dmd)是一种电子输入、光
5、dmd基于半导体制造技术，由高速数字式光反射开关阵列组成，通过控制微镜片绕固定(轭)的旋转和时域响应(决定光线的反射角度和停滞时间)来决定成像图形和其特性。它是一种新型、全数字化的平面显示器件，应用mems的工艺将反射微镜阵列和cmos sram集成在同一块芯片上。
6、微透镜阵列是由通光孔径及浮雕深度为微米级的透镜组成的阵列。它和传统透镜一样，最小功能单元也可以是球面镜、非球面镜、柱镜、棱镜等，同样能在微光学角度实现聚焦、成像，光束变换等功能。因为单元尺寸小、集成度高，它能构成许多新型的光学系统，完成传统光学元件无法完成的功能。
7、dmd单个像素大小为10.8μm，常规使用dmd的激光直写方案中普遍将dmd与刻写平面共轭，制作最小线宽仅在微米量级，无法突破衍射极限。比如，文献(chan k f,feng z,yang r,et al.high-resolution maskless lithography[j].journal of micro/nanolithography,mems,and moems,vol.2,issue 4,october 2003)中使用dmd激光直写，制作最小线宽为1.5μm。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种大面积相位型计算全息图的制备系统和制备方法。基于数字微镜器件(dmd)和微透镜阵列(mla)的高度均匀平行双光子光刻方法，该方法可以产生具有单独开关和强度调谐能力的一万个飞秒激光焦点，万束并行同时光刻，大大提高了直写光刻的刻写速度；采用边缘光抑制技术突破激光直写光刻系统的刻写分辨率，横向最小特征尺寸能达到50nm，配合12寸5自由度移动加工平台，解决了现有大面积相位型计算全息图的制造加工需求。
2、本专利技术首先提供了一种大面积相位型计算全息图的制备系统，包括用于引发光刻胶产生光聚合反应的光刻胶激发光路；用于抑制光刻胶产生光聚合反应的光刻胶抑制光路；以及光刻胶激发光路与光刻胶抑制光路的合束光路，
3、所述光刻胶激发光路包括沿光路依次布置的激发光激光器、二分之一波片、第一偏振分束镜、微镜阵列、第一透镜、第二透镜、微透镜阵列，
4、所述激发光激光器用于发出激发光，所述激发光经二分之一波片调制偏振方向并配合第一偏振分束镜来控制进入所述微镜阵列的激发光功率，所述第一透镜与第二透镜组成光学4f系统，使得微镜阵列表面与微透镜阵列表面互为共轭，
5、所述微镜阵列包括成阵列排列的多个可控角度的平面反射镜，所述微透镜阵列包括成阵列排列的多个微透镜，通过控制微透镜阵列中各微透镜来控制微镜阵列中对应平面反射镜，以实现激发光中各并行激光光束的独立功率调控。
6、优选的，所述光刻胶激发光路还包括设于所述第一偏振分束镜与微镜阵列之间、用于补偿光路产生的角色散的光栅；所述光栅与微镜阵列之间设有用于对激发光的光斑扩束的第一扩束器。
7、优选的，所述微镜阵列由80万～400万个可控角度的平面反射镜组成，
8、所述微透镜阵列中每个微透镜对应微镜阵列中的100～200个平面反射镜。
9、本专利技术中dmd调控频域中的光场，百余个dmd像素调控一个微透镜光束的光强，将微透镜焦平面与刻写平面共轭，同时辅以抑制光阵列对双光子激发做光抑制，大幅度提升刻写特征尺寸的同时保证了每个光束光强的独立调控。
10、优选的，所述光刻胶抑制光路包括沿光路依次布置的抑制光激光器、声光调制器、第二扩束器和空间光调制器，
11、所述抑制光激光器用于发出抑制光，所述声光调制器用于对抑制光进行功率调控，所述第二扩束器用于对抑制光的光斑扩束，所述空间光调制器用于对抑制光进行相位调制。
12、更优选的，所述光刻胶抑制光路还包括设于第二扩束器和空间光调制器之间的反射镜。
13、优选的，所述光刻胶激发光路还包括设于所述微透镜阵列下游的第三透镜；
14、所述合束光路包括沿光路依次布置的第二偏振分束器、第四透镜、第五透镜、第一分束器、二色分束器、显微物镜、刻写平台，
15、所述第三透镜与第四透镜组成一组4f系统，将微透镜阵列聚焦的激发光共扼至抑制光处，完成抑制光与激发光的合束聚焦形成合束光，合束光依次通过第五透镜、第一分束器、二色分束器后进入显微物镜，最终聚焦至刻写平台进行光刻。
16、刻写平台采用12寸气浮平台，具有x轴、y轴、z轴、x方向旋转、y方向旋转5个自由度，其中x轴、y轴实现刻写平面的移动扫描刻写，z轴实现实时的跟焦锁焦，x方向旋转、y方向旋转共同保证刻写平面与物镜z轴方向的垂直度，进而实现刻写制作大面积计算全息图。
17、更优选的，所述大面积相位型计算全息图的制备系统还包括用于对合束光进行成像的合束光成像光路，所述合束光成像光路包括第六透镜和第一照相机，合束光依次通过第五透镜、第一分束器、第六透镜后成像至所述第一照相机。
18、更优选的，所述大面积相位型计算全息本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种大面积相位型计算全息图的制备系统，包括用于引发光刻胶产生光聚合反应的光刻胶激发光路；用于抑制光刻胶产生光聚合反应的光刻胶抑制光路；以及光刻胶激发光路与光刻胶抑制光路的合束光路，其特征在于，
2.根据权利要求1所述大面积相位型计算全息图的制备系统，其特征在于，所述光刻胶激发光路还包括设于所述第一偏振分束镜与微镜阵列之间、用于补偿光路产生的角色散的光栅；所述光栅与微镜阵列之间设有用于对激发光的光斑扩束的第一扩束器。
3.根据权利要求1所述大面积相位型计算全息图的制备系统，其特征在于，所述微镜阵列由80万～400万个可控角度的平面反射镜组成，
4.根据权利要求1所述大面积相位型计算全息图的制备系统，其特征在于，所述光刻胶抑制光路包括沿光路依次布置的抑制光激光器、声光调制器、第二扩束器和空间光调制器，
5.根据权利要求4所述大面积相位型计算全息图的制备系统，其特征在于，所述光刻胶抑制光路还包括设于第二扩束器和空间光调制器之间的反射镜。
6.根据权利要求1所述大面积相位型计算全息图的制备系统，其特征在于，所述光刻胶激发光路
7.根据权利要求6所述大面积相位型计算全息图的制备系统，其特征在于，还包括用于对合束光进行成像的合束光成像光路，所述合束光成像光路包括第六透镜和第一照相机，合束光依次通过第五透镜、第一分束器、第六透镜后成像至所述第一照相机。
8.根据权利要求6所述大面积相位型计算全息图的制备系统，其特征在于，还包括照明成像光路，所述照明成像光路包括照明光源、第二分束器、第七透镜、第二照相机，
9.一种大面积相位型计算全息图的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述大面积相位型计算全息图的制备方法，其特征在于，所述光刻胶采用能够满足双光子激发与单光子抑制的光刻胶。
...【技术特征摘要】
1.一种大面积相位型计算全息图的制备系统，包括用于引发光刻胶产生光聚合反应的光刻胶激发光路；用于抑制光刻胶产生光聚合反应的光刻胶抑制光路；以及光刻胶激发光路与光刻胶抑制光路的合束光路，其特征在于，
2.根据权利要求1所述大面积相位型计算全息图的制备系统，其特征在于，所述光刻胶激发光路还包括设于所述第一偏振分束镜与微镜阵列之间、用于补偿光路产生的角色散的光栅；所述光栅与微镜阵列之间设有用于对激发光的光斑扩束的第一扩束器。
3.根据权利要求1所述大面积相位型计算全息图的制备系统，其特征在于，所述微镜阵列由80万～400万个可控角度的平面反射镜组成，
4.根据权利要求1所述大面积相位型计算全息图的制备系统，其特征在于，所述光刻胶抑制光路包括沿光路依次布置的抑制光激光器、声光调制器、第二扩束器和空间光调制器，
5.根据权利要求4所述大面积相位型计算全息图的制备系统，其特征在于，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：卞殷旭，孙伯文，匡翠方，卢俊一，潘杭凯，刘旭，李海峰，
申请(专利权)人：浙江大学杭州国际科创中心，
类型：发明
国别省市：
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