一種深紫外、可見、近紅外偏振棱鏡制造技術

本實用新型專利技術公開了一種深紫外、可見、近紅外偏振棱鏡，包括晶體材料和中間介質其特征在于：所述的晶體材料為Ca3(BO3)2晶體，包括兩塊尺寸、形狀構造以及光軸方向均相同的直角梯形棱鏡或者直角三角形棱鏡，將兩塊晶體棱鏡沿斜面以旋轉對稱的方式耦合，組成一個長方體；所述中間介質為膠合劑或空氣隙等，設于兩晶體斜面之間；所述棱鏡切角α及中間介質的其折射率滿足條件：o光在膠層界面處產生全反射，e光不發生全反射，并且中間介質膠層在紫外波段具有很高的透過率。本實用新型專利技術的偏振棱鏡的透過率＞90％；具有高消光比，可達十萬分之五；具有大的接收角，接收角＞30°。（*該技術在2021年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及偏振棱鏡領域，尤其涉及一種工作波長在180 3500nm的深紫外、可見、近紅外偏振棱鏡。
技術介紹
在目前高端集成電路芯片的制作過程中，其紫外光刻設備所采用的主光源為 193nm的ArF準分子激光器。偏振棱鏡作為一種重要的偏振元器件在光刻過程中有重要作用。目前的偏振棱鏡一般采用雙折射晶體制作。常用的雙折射晶體材料主要有方解石CaCO3晶體，金紅石TiO2晶體，YVO4晶體，LiNbO3晶體，α -BBO晶體及Ca3(BO3)2晶體等。 其中CaCO3晶體，TiO2晶體，YVO4晶體及LiNbO3晶體等由于在紫外區透過率低，不能用于制作紫外偏振棱鏡。CaCO3晶體價格高且不易獲得大尺寸晶體，TiO2亦存在價格昂貴的問題。α -BBO晶體的短波截止波長為190nm，但在波長190 200nm間晶體的透過率較低，在 193nm處的透過率僅為50%左右。因此利用α -BBO晶體制作的偏振棱鏡在190 200nm 區間沒有實用價值。Ca3(BO3)2晶體是一種新型的雙折射晶體，其在波長ISOnm 3500nm區間有較高透過率，且在193nm處的透過率可達90%以上，并具有大的雙折射值，達0. 138。Ca3(BO3)2晶體可采用提拉法進行生長，易獲得大尺寸、價格便宜的晶體。因此本技術采用Cii3(BO3)2 晶體制作深紫外、可見、近紅外偏振棱鏡，尤其是制作180 200nm波長的偏振棱鏡，其可用于193nm的光刻技術工藝中。
技術實現思路
本技術的目的在于提供一種可用于180 3500nm波長的偏振棱鏡，尤其是 180 200nm波長的偏振棱鏡，其可用于193nm激光光刻技術中。為達到上述目的，本技術所提出的技術方案為一種深紫外、可見、近紅外偏振棱鏡，包括晶體材料和中間介質其特征在于所述的晶體材料為Cii3(BO3)2晶體，包括兩塊尺寸、形狀構造以及光軸方向均相同的直角梯形棱鏡或者直角三角形棱鏡，所述棱鏡切角α為65° -85°，將兩塊晶體棱鏡沿斜面以旋轉對稱的方式耦合，組成一個長方體；所述中間介質為膠合劑，設于兩晶體斜面之間，其折射率為1. 78-1. 96。進一步的，所述中間介質也可以為空氣隙，處于兩晶體斜面之間，即兩塊晶體材料直接接觸，并留有空氣隙；相應的，所述棱鏡切角α為30. 6° -34.3°。或者，所述中間介質為光膠膜和增透膜，先后鍍于其中一塊晶體材料的斜面上，二者的折射率與該晶體材料的e 光折射率相同或相近；相應的，所述棱鏡切角α為30. 6° -34.3°，兩塊晶體沿斜面以旋轉對稱方式，通過光膠或深化光膠方式結合為一體。進一步的，其中一塊晶體材料采用光學玻璃或者各向同性晶體代替。進一步的，所述的兩塊晶體材料形狀為等腰梯形棱鏡或平行四邊形棱鏡，或三角形棱鏡，沿斜面以旋轉對稱的方式耦合，組成梯形或平行六面體。進一步的，所述偏振棱鏡為格蘭棱鏡或者尼科爾棱鏡，相對應于尼科爾棱鏡，其膠合劑的折射率為1.35-1.60。進一步的，所述偏振棱鏡也可以為偏振分束棱鏡；相對應的，所述兩塊晶體材料光軸方向相互垂直，其切角S =+。兩塊晶體間可以采用膠合劑粘合，膠ne sin ο 2的折射率為1. 35-1. 60。兩塊晶體間也可以是光學接觸(光膠結合)。進一步的，所述偏振棱鏡還可以為福斯納棱鏡，相對應的，包括兩塊各向同性材料制成的棱鏡和一晶體材料波片，其特征在于所述晶體材料為Cii3(BO3)2晶體，該晶體的光軸垂直或平行于其切割面；所述各向同性材料制成的棱鏡其折射率與晶體材料的ο光折射率相同或相近；所述棱鏡為兩塊尺寸及形狀構造均相同的直角棱鏡，其切角為15-45°范圍。所述晶體材料波片厚度為毫米量級或厘米量級；所述各向同性材料如玻璃等。本技術的有益效果充分利用Cii3(BO3)2晶體在180 3500nm波長的高透過率的優點，實現再180 3500nm波長范圍內使0光(正常光，大折射率)在膠合界面的入射角大于全反射角而產生全反射，同時使e光(非常光，小折射率)在膠合界面的入射角小于全反射角而能透過膠層，這樣從出射端射出來的e光即為偏振光。本技術的偏振棱鏡的透過率> 90% ；具有高消光比，可達十萬分之五；具有大的接收角，接收角> 30°。附圖說明圖1為本技術格蘭棱鏡實施例一示意圖；圖2為本技術格蘭棱鏡實施例二示意圖；圖3為本技術格蘭棱鏡實施例三示意圖；圖4為本技術格蘭棱鏡實施例四示意圖；圖5為本技術尼科爾棱鏡實施例示意圖；圖6為本技術偏振分束棱鏡實施例示意圖；圖7為本技術福斯納棱鏡實施例示意圖。具體實施方式以下結合附圖和具體實施方式，對本技術做進一步說明。如圖1(a)、(b)所示，本技術的格蘭型偏振棱鏡包括兩塊晶體材料101、 102(或104，105)和中間介質膠合劑103，所述的兩塊晶體材料均為Ca3(BO3)2晶體，兩塊 Ca3(BO3)2晶體的尺寸、形狀構造以及光軸方向均相同，均為直角梯形棱鏡101，102或直角三角形棱鏡104，105，其切角α為65-85°，將兩塊晶體材料沿斜面以旋轉對稱的方式耦合，組成一個矩形。在兩個Ca3 (BO3)2晶體的斜面之間設有中間介質膠合劑103，所述膠合劑的折射率為1. 78-1. 96，在紫外波段具有很高的透過率。直角梯形棱鏡或直角三角形棱鏡的切角α滿足條件0光在膠層界面處產生全反射，e光不發生全反射。如圖2(a)所示，本技術的格蘭型偏振棱鏡由晶體材料201和202組成， 所述的晶體材料為Cii3(BO3)2晶體，是尺寸、形狀構造以及光軸方向均相同，且切角為 30. 6-34. 3°的直角三角形棱鏡，將兩塊晶體材料沿斜面以旋轉對稱的方式耦合，組成一個4矩形，兩塊晶體材料直接接觸，并留有空氣隙203。直角三角形棱鏡的切角滿足條件0光在膠層界面處產生全反射，e光不發生全反射。如圖2(b)所示，還可以在其中一塊晶體材料 201的光學斜面上鍍光膠膜Sl和所應用波段的增透膜S2，光膠膜Sl和增透膜S2的折射率與&3出03)2晶體的e光折射率相同或相近。兩塊晶體沿斜面以旋轉對稱方式，通過光膠或深化光膠方式結為一體。通過全內反射分開ο光與e光，從而獲得偏振光。直角三角形棱鏡的切角滿足條件o光在膠層界面處產生全反射，e光不發生全反射。本技術還可以采用如圖3的棱鏡結構，包括一各向同性光學玻璃302，光膠膜、增透膜或膠合劑或空氣隙等中間介質303，以及Ca3(BO3)2晶體材料301，其光軸垂直于紙面及主截面平行于切割面。其中光學玻璃302的折射率為nl，中間介質303的折射率為 n, Ca3(BO3)2晶體材料301折射率為no和ne。由于no > ne, nl ^ η ^ ne，此時ο光在膜層界面發生全發射。晶體材料301的切角α為30. 6-34. 3°，滿足條件ο光在膠層界面處產生全反射，e光不發生全反射。本技術的格蘭型偏振棱鏡晶體材料的形狀也可以根據消反射光，分光等各種實際應用需求，將其加工成各種形狀，如圖4(a)的等腰梯形棱鏡，圖4(b)的平行四邊形棱鏡等結構。如圖5(a)所示，本技術的尼科爾偏振棱鏡包括兩塊晶體材料501、502和膠層 503,504本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種深紫外、可見、近紅外偏振棱鏡，包括晶體材料和中間介質其特征在于：所述的晶體材料為Ｃａ３（ＢＯ３）２晶體，包括兩塊尺寸、形狀構造以及光軸方向均相同的直角梯形棱鏡或者直角三角形棱鏡，所述棱鏡切角α為６５°－８５°，將兩塊晶體棱鏡沿斜面以旋轉對稱的方式耦合，組成一個長方體；所述中間介質為膠合劑，設于兩晶體斜面之間，其折射率為１．７８－１．９６。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：盧秀愛，陳燕平，張揚，陳衛民，吳礪，凌吉武，
申請(專利權)人：福州高意光學有限公司，
類型：實用新型
國別省市：35