大尺寸衍射光学元件的扫描离子束刻蚀.docx

第20卷第8期2012年8月

光学精密工程

OpticsandPrecisionEngineering

Vol.20No.8Aug.2012

文章编号1004-924X(2012)08-1676-08

大尺寸衍射光学元件的扫描离子束刻蚀

邱克强，周小为，刘颖*,徐向东，刘正坤，盛斌，洪义麟，付绍军

(中国科学技术大学国家同步辐射实验室，安徽合肥230029)

摘要：总结了大尺寸衍射光学元件离子束刻蚀技术的研究进展。针对自行研制的KZ-400离子束刻蚀装置，提出了组合石墨束阑结构和多位置分步刻蚀策略来提高离子束刻蚀深度的均匀性，目前在450mm尺寸内的刻蚀深度均匀性最高可达±1%。建立了针对多层介质膜光栅的衍射强度一维空间分布在线检测系统以及用于透射衍射光学元件离子束刻蚀深度的等厚干涉在线检测系统，实现了对大尺寸衍射光学元件离子束刻蚀终点的定量、科学控制，提高了元件离子束刻蚀工艺的成功率。利用上述技术，成功研制出一系列尺寸的多层介质膜光栅、光束采样光栅、色分离光栅以及同步辐射光栅等多种衍射光学元件。

关键词：衍射光学元件；离子束刻蚀；刻蚀深度；在线检测；多层介质膜光栅

中图分类号：0436.1;TN305.2文献标识码：Adoi:10.3788/OPE1676

Ionbeametchingoflargeaperturediffractiveopticalelements

QIUKe-qiang,ZHOUXiao-wei,LIUYing*,XUXiang-dong,LIUZheng-kun,SHENGBin,HONGYi-lin,FUShao-jun

(NationalSynchrotronRadiationLaboratory,UniversityofScienceand

TechnologyofChina,Hefei230029,China)

*Correspondingauthor,Email:liuychch@

Abstract:IonbeametchingtechnologiesfordevelopinglargeapertureDiffractiveOpticalElements(DOEs)werereviewed.TomeettherequirementsoflargeapertureDOEsinhigh-powerlasersys-tems,anintegratedgraphitemaskforionbeamsandamulti-positionetchingstrategywereinvestiga-tedforaself-establishedKZ-400etchingfacilitytoimprovetheuniformityforionbeametchingandtheuniformityof±1%forionbeamcurrentalongthemajoraxisoftheionsourcewasachievedinarangeof1430mm.On-lineopticalmeasurementmethodsandexperimentalsetupsforMultilayerDie-lectricGratings(MDGs)andtransmissionDOEswerepresentedtomeasurethe1Dspatialdistributionofdiffractionintensityandtheionbeametchingdepthbasedonfringesofequalthickness,respective-ly,bywhichthequantitativecontrolofionbeametchingforlargesizeDOEswascompleted.Basedonabovetechniques,aseriesoflargeapertureDOEs,especiallyMDGswithdiffractioneffic