[发明专利]均匀照明的微柱面镜阵列及其设计方法

权利要求书

1.一种均匀照明的微柱面镜阵列，该微柱面镜阵列置于紫外光刻机的入射光束和聚光镜(202)之间，其特征在于该微柱面镜阵列的构成包括第一光学基底(101)和第二光学基底(102)，所述的第一光学基底(101)和第二光学基底(102)均垂直于光轴放置，第一光学基底(101)和第二光学基底(102)的中心线位于光轴上；每块光学基底垂直于光轴的前表面和后表面均完全被所述的微柱面镜阵列所覆盖，所述的微柱面镜阵列的表面为凸柱面透镜及其之间的凹形接缝平滑连接的周期排列结构；单块微柱面镜阵列前表面上的微凸柱面透镜的面形结构和后表面上的微凸柱面透镜的面形结构成镜面对称，且后表面位于前表面微凸柱面透镜的像方焦面，所述的第一光学基底(101)前表面和后表面上的微凸柱面透镜和凹形接缝的母线方向沿X轴或Y轴方向；第二光学基底(102)上的微凸柱面透镜和凹形接缝的母线方向则沿Y轴或X轴方向，所述的聚光镜(202)的物方焦面位于所述的第一光学基底(101)后表面和第二光学基底(102)后表面之间的某一位置。

2.权利要求1所述的微柱面镜阵列的设计方法，其特征在于该方法包括下列步骤：

①确定所述微凸柱面镜光学基底的厚度d和周期宽度(l_a+l_b)：

首先确定如下参数：聚光镜(202)的焦距f_c，输出光强分布的尺寸D，激光器的波长λ，微柱面镜阵列的材料在此波长下的折射率n_λ和入射光束的通光口径φ；

确定周期宽度(l_a+l_b)：其中：l_a是凹形接缝的宽度，l_b是微凸柱面镜的宽度，通常取(l_a+l_b)小于φ/100，且大于100微米，所述的微凸柱面镜光学基底的厚度d满足下列公式，利用该公式计算出微凸柱面镜光学基底厚度的计算值d’，最后选取d’-0.05mm作为微柱面镜阵列的厚度d：

(l_a+l_b)/d＝D/(f_c·n_λ)；

②确定所述微凸柱面镜的焦距f_m、曲率半径r和非球面系数c：

为了确保光学基底的后表面位于前表面上微凸柱面镜的像方焦面，则微凸柱面镜的焦距f_m＝d/n_λ；通过光学设计软件CODE V优化出曲率半径r和非球面系数c；

③确定凹形接缝的宽度l_a和曲率半径r_a：

凹形接缝的宽度l_a为微凸柱面镜宽度l_b的1/50～1/20；

曲率半径其中为微凸柱面镜与两相邻的凹形接缝圆弧的交点(M)的连线和过该交点(M)切线之间的夹角；

④将所获得的微柱面镜阵列的上述参数通过仿真软件，计算其输出光束的均匀性；

⑤对输出光束的均匀性进行判断：当不能满足设计要求，则返回步骤②，当光束的均匀性满足设计要求时，进入步骤⑥；

⑥结束设计。