大型彎月面涂膠技術(shù)和應(yīng)用研究.pdf

1、大面積衍射光學(xué)元件(DOPs)廣泛用于激光慣性約束核聚變(ICF)實(shí)驗(yàn)裝置中，常見的有色分離光柵、光束采樣光柵(BSG)、脈寬壓縮光柵(PCG)和全息相位板等。PCG一般都是通過全息曝光法制作而成，這就需要經(jīng)過均勻涂覆光刻膠這一重要步驟?；系墓饪棠z是否均勻關(guān)系到曝光劑量的一致性乃至于最終的PCG衍射效率的均勻性等。我國神光系統(tǒng)未來使用的PCG尺寸將超過1000mm，成熟的旋轉(zhuǎn)涂覆法已經(jīng)不能滿足這么大面積的基片涂覆需求。
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2、SG等的激光損傷一直是ICF的一項(xiàng)重要課題，激光在傳輸界面上的能量損失一方面會(huì)降低激光的有效利用率，同時(shí)會(huì)降低BSG的損傷閾值，在BSG表面涂覆減反膜是提高激光透過率的有效手段，其中以無污染引入的石英溶膠凝膠(sol-gel)涂覆最為合適。目前使用的提拉sol-gel涂覆法沿提拉方向上會(huì)出現(xiàn)有規(guī)律的調(diào)制，破壞BSG采樣效率的均勻性。本課題基于大面積DOPs表面涂覆的需求，研究探索確實(shí)可行的光刻膠、sol-gel等表面均勻涂覆工藝，取得以

3、下一系列成果:
　　1、設(shè)計(jì)和搭建了小型彎月面涂膠機(jī)樣機(jī)，設(shè)計(jì)了出膠均勻、液面穩(wěn)定的涂覆器和膠盒系統(tǒng)，利用搭建的小型彎月面涂膠機(jī)樣機(jī)順利開展了200mm×200mm的基片光刻膠溶液涂覆。針對(duì)光刻膠涂覆厚度和厚度均勻性檢測的特殊需求，利用白光光譜測量光刻膠厚度，并設(shè)計(jì)了一套白光光譜的自動(dòng)掃描數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，根據(jù)掃描光譜數(shù)據(jù)計(jì)算分析膠厚的分布和均勻性。
　　2、利用小型彎月面涂膠機(jī)驗(yàn)證了光刻膠厚度與彎月面涂覆掃描速率的正相關(guān)關(guān)系。

4、分析了基片與涂覆器間隙、氣流控制、加熱烘干設(shè)備等對(duì)光刻膠厚度和均勻性的影響。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出系統(tǒng)和環(huán)境的穩(wěn)定性是彎月面均勻涂覆的關(guān)鍵。在凈化室空間內(nèi)，通過控制系統(tǒng)和環(huán)境穩(wěn)定性，成功的在200mm×200mm的基片上涂覆了平均厚度522nm，P-V偏差小于3％，相對(duì)均方根偏差(nrmsd)小于0.5％的光刻膠，且涂覆工藝具有很高的重復(fù)性。
　　3、設(shè)計(jì)搭建了WYTJ-1500大型彎月面涂膠機(jī)系統(tǒng)并根據(jù)系統(tǒng)的力學(xué)結(jié)構(gòu)分析，優(yōu)化了系統(tǒng)

5、的機(jī)械結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)制作了重復(fù)定位精度5μm內(nèi)的膠盒開關(guān)和升降控制系統(tǒng)。選擇合適的直線電機(jī)等設(shè)備提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。設(shè)計(jì)制作了翻轉(zhuǎn)臺(tái)等輔助設(shè)備。利用“逐次逼近各半調(diào)整法”開發(fā)了基片目標(biāo)位置回歸程序，在此基礎(chǔ)上，開發(fā)了手動(dòng)涂覆的控制界面，并制定了一套大型彎月面涂覆的工藝流程。
　　利用玻璃模擬大面積基片，分析了涂覆器槽寬、液面氣泡、間隙穩(wěn)定性和氣流調(diào)節(jié)等對(duì)涂覆均勻性的影響。通過將涂覆過程中間隙的穩(wěn)定性控制在小于30μm的范圍等系統(tǒng)穩(wěn)定性控制