全息凸面光栅光刻光路设计方法

摘要

本发明公开了一种全息凸面光栅光刻光路设计方法。特点：它是一种在同心三反射镜光学系统的“无”像差环视场上进行光刻的光路，根据需光刻的凸面光栅的参数，用作图法确定大凹面镜的结构参数，计算出“无”像差环视场的位置。由本方法设计出的光刻光路，其优点是：环上理论像差趋于零，由孔径角的变大带来的像差为最小，畸变为零，从而能制造出高质量凸面光栅，使光栅的光谱像差很小。如果应用于与光刻光路相同结构和参数的同心三反射镜系统中，那么该光谱仪具有高像质光谱、结构简单、重量轻等优点。

主权项

1.一种全息凸面光栅光刻光路设计方法，其特征在于，它包括下列步骤：1)建立一种同心三反射镜光学系统的“无”像差环视场光刻光路：同心三反射镜光学系统是由一块大凹面反射镜和一块同心的凸面反射镜组成的系统，它存在一个“无”像差环视场，在过公共球心且垂直于系统光轴的平面上，大凹面反射镜球面半径为R，凸面反射镜球面半径为r，半径为$h=\frac{R\sqrt{4r^2-R^2}}{2r}$的环就是“无”像差环视场，因为4r2-R2≥0，显然$r\ge \frac{R}{2},$即凸面反射镜半径大于等于大凹面反射镜半径的一半；同心三反射镜光学系统的“无”像差环视场光刻光路由激光器(9)、分光器(10)、反光镜(11、12)、物镜(13、14)、空间滤波器(15、16)、凸面光栅基片(17)、大凹面反射镜(18)组成，凸面光栅基片(17)置于同心三反射镜光学系统凸面镜的位置上，激光器(9)发出的激光束经分光器(10)分束为两束光，分别由两块反光镜(11、12)反射出两束互相平行的光束，再分别射入两物镜(13、14)，聚焦在空间滤波器(15、16)上，进入由大凹面反射镜(18)和凸面光栅(17)组成的同心三反射镜系统，两空间滤波器(15、16)在同心三反射镜系统“无”像差环(19)视场上，两光束经大凹面反射镜(18)反射到凸面光栅基片(17)上进行干涉；根据需光刻的凸面光栅基片(17)的参数：凸面光栅基片的球面半径r和凸面光栅基片的平面直径d，使得两相干光束能充满凸面光栅基片，采用作图法，确定大凹面反射镜(18)的球面半径R和平面直径D；先画出凸面光栅位置，取一环半径h，利用公式$h=\frac{R\sqrt{4r^2-R^2}}{2r}$算出凹球面半径R，与凸面光栅球面同心画出凹球面，以最大孔径角μmax为18度，画出边缘光线，经大凹面反射镜反射到凸面光栅上，是否充满球面半径r和平面直径d的凸面光栅，若不能充满，则增大环半径h，再重复以上步骤，直至充满，若充满，则由该光线量出平面直径D，与算出的凹球面半径R确定了大凹面反射镜结构；2)调整光路，使大凹面反射镜(18)与凸面光栅基片(17)同心；3)由第1步确定的大凹面反射镜(18)凹面半径R、凸面光栅基片(17)球面半径r，根据公式：$h=\frac{R\sqrt{4r^2-R^2}}{2r}$算出“无”像差环视场半径h；4)将上述光路中两空间滤波器(15、16)放在由大凹面反射镜(18)、凸面光栅基片(17)组成的同心三反射镜系统“无”像差环视场上，并且是在环直径的两端上；5)调整光路使经两反射镜(11、12)的两相干光束互相平行，且与同心三反射镜的光轴平行，同时在同一个平面内，离光轴的距离均等于环半径h；6)两相干光束经各自的物镜(14、13)和空间滤波器(15、16)射入同心三反射镜系统，其孔径角为0～18度。