[发明专利]一种制备连续面形螺旋相位板的方法

说明书

技术领域

本发明涉及微细加工技术领域，具体涉及一种制备连续面形螺旋相位板的方法。

背景技术

螺旋相位板是一种具有特殊光学性能的器件。它的光学厚度随着旋转角度而逐渐增加，当光入射到该螺旋相位板上的时候，平行光会被变成携带角动量的涡旋光，这种涡旋光在光镊、离子操控、量子通信等领域都有着很好的应用。因此这就对其制备技术提出了迫切的要求。电子束直写、聚焦离子束直写是一种制备螺旋相位板结构的方法，但是这种方法需要昂贵的设备，并且因为采用的是逐点直写的方式，所以制备效率非常低，难以满足实用化的要求。目前还有另外一种加工技术是采用台阶状的结构来逼近于这种连续面形结构从而采用多次套刻的方法完成其加工，但是这种方法所需要的制备流程多，并且需要对准精度非常高的套刻设备，制备成本高。且由于制备完成的结构为台阶状的结构，因此其光学转换效率低。那么这就对螺旋相位板的加工技术提出了极大的挑战，使得其成为一个亟待解决的难题。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：克服现有技术的不足，提供一种工艺简单、效率高、且可以成形连续面形螺旋相位板的方法。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种制备连续面形螺旋相位板的方法，该方法包含以下步骤：

步骤(1)、根据目标面形进行掩模设计，具体为：假设该螺旋相位板的三维面形函数为f(x,y),其口径大小为D，选择抽样间隔d来对其进行量化，将该三维结构在某一方向上量化成N个等间隔的条形子区域，可以表达为f_i(x,y),i＝1，2……N，将每个条形子区域等比例投影到其抽样位置处的间隔内，此时其函数可以表达为其中C为常数，表示出了投影缩放时的比例，那么可以获得每个区域的子掩模函数可以表达为M_i(x,y)，其中，当(i-1)·d<y<(i-1)·d-f_i(x)时，M_i(x,y)＝1，对应的是子掩模中不透光区，其余部分M_i(x,y)＝0，对应的是子掩模中的透光区，将所有的子掩模进行组合，即可获得总掩模图形M(x,y)；

步骤(2)、利用该掩模板对基片上涂覆的抗蚀剂进行曝光；

步骤(3)、将曝光后的抗蚀剂进行显影，后烘，获得抗蚀剂上的面形结构；

步骤(4)、采用刻蚀技术将抗蚀剂上的结构传递到所需要的基片材料上。

其中，抽样间隔d的选择标准为：首选计算得到值假设所要制备的螺旋相位板的目标高度为h，那么，如果a≤10h，那么d＝a；如果a>10h，那么d＝10h。

其中，该掩模设计完成后，需要利用该掩模采用移动曝光实现对光刻胶的感光，即边曝光边将掩模与光刻胶进行相对位置移动，移动的距离为抽样间隔d。

本发明的有益效果在于：

(1)、本发明利用该方法设计所得的掩模结构，并且采用一次曝光即可以完成螺旋相位板的制备，工艺简单，制备效率高，成本低，是一种通用性强的方法。

(2)、该发明可以进一步应用于各种三维结构的制备中，是一种应用性广的新技术。

附图说明：

图1为本发明实施例中的螺旋相位片结构示意图；

图2为实施例利用抽样间隔对结构进行量化之后的结构示意图；

图3为实施例中量化之后不同位置处样条的形状以及由于形成的子掩模结构示意图；

图4为实施例中获得的螺旋相位板掩模示意图；

图5为实施例中曝光过程示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式详细介绍本发明。但以下的实施例仅限于解释本发明，本发明的保护范围应包括权利要求的全部内容，而且通过以下实施例，本领域技术人员即可以实现本发明权利要求的全部内容。

具体实施例中一种用于制备连续面形螺旋相位板的方法如图所示。图1为所要制备的目标结构的面形，可以看出螺旋相位板是一种矢高随着角度变化的结构，其口径D为1英寸，使用波长为532nm，对应的相位调制范围为0-2π，即对应的矢高h为1.154μm。那么计算可得同时10×h＝11.54μm。根据量化间隔的选择标准，选择d为11.54μm，在此选择整数值12μm。

利用该抽样间隔对目标面形在某一方向上比如y方向进行量化，示意图如图2所示，获得25400/12＝2117个样条，如图3所示为四个不同位置处的样条形状示意图。将每个样条进行等比例压缩后放置到其对应位置处的抽样间隔内，获得一系列的子掩模图形，如图3中样条示意图下方的黑色图形所示。