ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ДИФРАКЦИОННЫХ ОПТИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ (ДОЭ)
И КРУГОВЫЕ ЛАЗЕРНЫЕ ЗАПИСЫВАЮЩИЕ СИСТЕМЫ ИАиЭ СО РАН

Технологии дифракционной оптики

 

Световые: Интерференционно-голографическая технология Фотолитография – многомасочная, растровая Лазерная запись – фотопроцесс Лазерная запись – термохимический процесс Абляция    Не световые: Алмазное точение Электронно-лучевая запись Ионно-лучевая запись

Перенос рельефа в подложку: Жидкостное травление РИТ (RIE) ИСП (ICP)    Репликация Гальванопластика Литье под давлением Горячее тиснение Эпоксидная фомовка Фотополимеризация

 

ПРИМЕНЕНИЕ ЛАЗЕРНОЙ ЗАПИСИ

 

 

ТИПЫ СКАНИРОВАНИЯ

Запись произвольной топологии

 

 

Преимущества и недостатки кругового сканирования

 

Нет шумов дискретизации для осесимметричных элементов. Высокая скорость записи из-за непрерывного вращения. Круговую траекторию легче  получить с высокой точность, чем линейную, так как ошибка шпинделя всегда меньше ошибки линейных направляющих.

Для фотоматериалов требуется широкий динамический диапазон модуляции мощности пучка. Более высокие ошибки дискретизации для линейных структур. Необходимость конвертировать данные для ДОЭ, описанных в декартовой системе координат.

 

КРУГОВЫЕ ЛАЗЕРНЫЕ ЗАПИСЫВАЮЩИЕ СИСТЕМЫ  ИАиЭ

 

 

Первая КЛЗС с горизонтальным шпинделем

 

Проект - 1979 Пробный записи - 1980 Публикация - 1981 Точность: ± 0.2 мкм, ± 2" Поле записи: 200 мм 2 круглые направляющие   Записывающий лазер 50 mW He-Ne - на халькогенидах. С 1983 - 1 W Ar+ лазер – термохимическая запись на хроме.

 

КЛЗС с вертикальным шпинделем

 

 

80-е годы - совместная работа с Новосибирским приборостроительным заводом. 

 

1994 – Запуск в ИАиЭ новой КЛЗС

 

Поле записи – 300 мм. Управление в стандарте КАМАК.

 

КЛЗС в 2007

 

 

 

CLWS-200

 

Диаметр поля записи – 200 мм.   4 прямоугольных ситалловых направляющих. Применение шпинделя 4R от Professional Instruments. Поперечная перемещение головки записи.

 

Разработка CLWS-300 совместно с КТИ НП СО РАН

 

Диаметр пучка, μm 0.6 Диаметр поля записи, мм 300 Толщина подложек 1-25 mm Абсолют.точность радиальной координаты 0.15 μm Точность угловой координаты +-1 arc.sec Материалы Cr, фоторезист.   Успешно работают в России, Германии, Италии и Китае.

 

Образцы изготовленных структур

 

CLWS-300 в Университете Штутгарта

 

 

 

Технологии записи, апробированные на КЛЗС

 

• Термохимическая запись на пленках хрома (80-100 нм).
• Запись на пленках фоторезистов (1-10 микрон).
• Термохимическая запись на LDW-стеклах (Canyon Materials, Inc. США).

 

ЗАПИСЬ БИНАРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Термохимическая запись на пленках хрома

 

 

• Нет этапов нанесения и проявления фоторезиста.
• Нелинейная зависимость требуемой мощности пучка от скорости сканирования.
• Возможность прямого тестирования записанных структур по изменению отражения (0.5-2%) без проявления.  
• Относительная легкость нанесения пленок хрома на крупногабаритные подложки и поверхности вращения.

 

   Образцы бинарных элементов

 

Запись многоуровневых ДОЭ на фоторезисте

 

 

Особенности технологии прямой записи на фоторезисте в ИАиЭ

 

 

Примеры применения прямой лазерной записи в фоторезисте

 

 

 

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДОЭ С МНОГОУРОВНЕВЫМ РЕЛЬЕФОМ

 

 

ПОЛУТОНОВЫЙ МЕТОД

Процесс производства LDW-стекла (CMI, США)

 

Образцы применения полутонового метода

 

МЕТОД РАСТРОВОЙ ФОТОЛИТОГРАФИИ

 

Растровый метод изготовления ДОЭ был впервые предложен и исследован в ИАиЭ

 

 

Преимущества: Только одна бинарная маска. Спектральный диапазон экспонирования определяется только подложкой маски (UV, DUV, X-rays). Использование стандартного фотолитографического оборудования

 

Выводы

• Разработан ряд круговых лазерных записывающих систем, ориентированных на изготовление дифракционной оптики и микрооптики.
• Разработаны методы термохимической записи на пленках хрома  и LDW-стеклах.
• Технология прямой записи многоуровневых структур адаптирована для круговых лазерных записывающих системах.
• Исследованы методы повышения дифракционной эффективности ДОЭ с непрерывным микрорельефом.
• Разработаны и апробированы фотолитографические технологии формирования многоуровневого микрорельефа с блеском.

 

 

Корольков В.П.

Институт автоматики и электрометрии СО РАН