大型彎月面涂膠技術和應用研究.pdf

1、大面積衍射光學元件(DOPs)廣泛用于激光慣性約束核聚變(ICF)實驗裝置中，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，這就需要經過均勻涂覆光刻膠這一重要步驟。基片上的光刻膠是否均勻關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，成熟的旋轉涂覆法已經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的一項重要課題，激光在傳輸界面上的能量損失一方面會降低激光的有效利用率，同時會降低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出現有規(guī)律的調制，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、設計和搭建了小型彎月面涂膠機樣機，設計了出膠均勻、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樣機順利開展了200mm×200mm的基片光刻膠溶液涂覆。針對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，并設計了一套白光光譜的自動掃描數據采集系統(tǒng)，根據掃描光譜數據計算分析膠厚的分布和均勻性。
　　2、利用小型彎月面涂膠機驗證了光刻膠厚度與彎月面涂覆掃描速率的正相關關系。

4、分析了基片與涂覆器間隙、氣流控制、加熱烘干設備等對光刻膠厚度和均勻性的影響。根據實驗結果，得出系統(tǒng)和環(huán)境的穩(wěn)定性是彎月面均勻涂覆的關鍵。在凈化室空間內，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性。
　　3、設計搭建了WYTJ-1500大型彎月面涂膠機系統(tǒng)并根據系統(tǒng)的力學結構分析，優(yōu)化了系統(tǒng)

5、的機械結構。設計制作了重復定位精度5μm內的膠盒開關和升降控制系統(tǒng)。選擇合適的直線電機等設備提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。設計制作了翻轉臺等輔助設備。利用“逐次逼近各半調整法”開發(fā)了基片目標位置回歸程序，在此基礎上，開發(fā)了手動涂覆的控制界面，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)定性和氣流調節(jié)等對涂覆均勻性的影響。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