雷射直寫灰階光罩之製作

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姓名

張子斌(Tz-Bin Chang) 查詢紙本館藏

畢業系所

光電科學與工程學系

論文名稱

雷射直寫灰階光罩之製作

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摘要(中)

繞射式光學元件為了要提昇效率，會將元件製作成多位階(Multiple Level)的形式。傳統的做法，會用多片不同的光罩，經過多次曝光、顯影與蝕刻的步驟，將元件製作出來。但這個過程過於繁複，容易造成製作上的困難與誤差。然而灰階光罩(Gray Level Mask)技術改進了製作方式。利用灰階光罩，只需一次的曝光、顯影與蝕刻步驟，即可做出高效率的繞射式光學元件。
本研究討論了雷射直寫玻片(Laser Direct Write Glass，LDW Glass)，這是一種利用雷射光束寫入灰階圖案的玻璃片，用來製作灰階光罩。
於本論文中，用波長為442nm與532nm的雷射當作光源，以顯微鏡物鏡(NA=0.1、0.25、0.4)聚焦寫入玻片。量測了玻片之穿透率譜線以及不同顯微鏡物鏡之聚焦效果，最小光點大小約2µm。測試了雷射寫入光強、時間、速度與玻片穿透率之間的關係。製作出光柵之灰階光罩，並成功製作出表面起伏連續變化的閃耀式光柵。其中週期分別為46µm與15µm，品質因子(Quality Factor)為0.9與0.83。並以光學顯微鏡，電子式顯微鏡，原子力顯微鏡來觀測元件，加以印證灰階光罩技術的成果。

關鍵字(中)

★ 灰階光罩

關鍵字(英)

★ Gray Level Mask
★ LDW Glass

論文目次

誌謝 I
論文摘要 II
目錄 III
圖表索引 V
第一章緒論 1
1-0前言 1
1-1灰階光罩的優點 1
1-2灰階光罩的種類 4
第二章雷射直寫玻片 6
2-0 前言 6
2-1 雷射直寫玻片介紹 6
2-2 雷射直寫玻片之吸收譜線 8
2-3 顯微鏡物鏡與聚焦光點大小之關係 9
2-4 打點方式寫入玻片-TYPE1,TYPE2與GS11 12
2-4-1 實驗架設 12
2-4-2初期的實驗 13
2-5 劃線方式寫入玻片-TYPE1 17
2-5-1 劃線寫入實驗之架設 17
2-5-2 劃線寫入實驗 17
2-5-3 變速度劃線寫入實驗 20
2-5-4 繞射光柵之灰階光罩製作 21
2-6灰階光罩寫入機台簡介 24
2-6-1 機台之光路系統 24
2-6-2 機台之控制系統 25
2-7 劃線方式寫入玻片-GS11 26
2-7-1 劃線寫入玻片實驗之架設 26
2-7-2 劃線寫入實驗 27
2-7-3 閃耀式光柵之灰階光罩製作 30
第三章繞射光柵 32
3-0 前言 32
3-1 閃耀式光柵簡介 32
3-2 光罩微影製程介紹 34
3-3 實驗結果 37
第四章結論與未來展望 41
4-1 結論 41
4-2 未來展望 43
參考文獻 44

參考文獻

1. Michael R.Wang and Heng Su, ”Laser direct-write gray-level mask and one-step etching for diffractive microlens fabrication”, Appl.Opt., Vol.37, No.32 (1998).
2. Stefan Sinzinger, Jurgen Jahns, ”Microoptics” Wiley-VCH, New York, 85-128 (1999).
3. M.B.Stern, M.Holz, S.S.Medeiros and R.E.Knowlden, ”Fabricating binary optics: process variables critical to optical efficiency”, J. Vac. Sci. Technol. B9, 3117 (1991).
4. T.J Sulesji and D.C.O’Shea, ”Gray-Scale mask for diffractive-optics fabrication: I.Commercial slide imagers” , Appl.Opt. 34,627 (1995).
5. Adersson, H.et al., ”Single Photomask, Multilevel Kinoforns in Quartz and Photoresist: manufacture and evaluation”, Appl. Opt., 29(28), (1991), p.4259-4267.
6. C.Wu. ”High energy beam colored glasses exhibiting insensitivity to actinic radiation”, US Patents No.4567104, January 28, 1986 (field on June 24, 1983).
7. Canyon Materials Inc. Product information No.95-08.LDW-glass photomask blanks.
8. V. Korolkov, A. Malyshev, A. Poleshuk, et al., ”Fabrication of gray-scale masks and diffractive optical elements with LDW-glass”, SPIE Vol.4440 (2001).
9. M.C.Hutley ”Diffraction Grating”, Academic Press (1982).
10. Ridgw, Nancy, ”HEBS-Glass Photomask Blanks”, User’s Manual (Canyon Materials Inc.), CMI Product Information no.96-01, p.1-15.

指導教授

張正陽(Jenq-Yang Chang)

審核日期

2002-7-10

推文