一种3D光学相控阵结构及其光刻设备的制作方法

本发明涉及光学元件，特别涉及一种3d光学相控阵结构及其光刻设备。

背景技术：

1、光学相控阵用于各种设备来引导光，例如用于激光雷达，并且可以耦合到光源和光传感器，使得光学相控阵内的波导或波导路径在收集器侧和发射器侧之间适当地引导光。

2、传统的光学相控阵结构大多数是2d结构，通常采用相对对称的结构，例如在路径和/或边缘发射器之间使用恒定的间距，但是2d光学相控阵结构的抗干扰性较弱，对于一些需要在垂直方向上精确控制的情况存在局限性，为了改善端发射或边发射光学相控阵的光束转向特性，同时最小化串扰和/或其他此类干扰，本发明提供了一种3d光学相控阵结构，能够有效抑制旁瓣，大大提高光耦合效率。

3、3d光学相控阵结构的制造方法需要在已经完成的2d光学相控阵结构上多次进行波导层沉积和光刻刻蚀，目前的光刻胶涂布设备在旋涂过程中会出现光刻胶在晶圆边缘堆积的现象，影响涂胶的均匀性，3d光学相控阵要经过多次涂胶操作，涂胶操作存在的缺陷具有叠加效应，目前使用的方式是使用溶剂对胶圈进行去除，但是对溶剂的使用量难以控制，难以保证光刻胶的均匀性，基于上述技术问题，本发明同时提供了一种用于制造3d光学相控阵结构的光刻设备。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种3d光学相控阵结构，其特征在于：包括分支成多个波导路径的公共路径，每一个所述波导路径终止于多个边缘发射器中的一个单独的波导路径。

2、多个所述边缘发射器在第一坐标轴上彼此间隔设置，所述第一坐标轴平行于光学相控阵的公共边缘，每两个边缘发射器之间的间距是非周期性的，每两个相邻发射器的间距围绕与第一坐标轴正交的第二坐标轴中呈轴对称延伸设置，多个波导路径设置在定义在第一坐标轴和第二坐标轴内的光学相控阵平面中。

3、进一步地，相控阵输出信号为红外或近红外电磁辐射。

4、进一步地，多个波导路径设置在由氮化硅组成的图案层内，多个所述波导路径根据欧米茄形相位延迟配置，该3d光学相控阵结构由在2d光学相控阵结构上经过多次sin波导层沉积后和光刻刻蚀得到。

5、进一步地，每两个相邻边缘发射器的间距基于非周期常数确定，该非周期常数根据包含相邻边缘发射器的非周期常数的递归函数变化。

6、两个边缘发射器的非周期常数基于两个波导路径的第一波导路径的第一预定长度确定，多个边缘发射器的非周期常数基于多个波导路径的第一波导路径的第一预定长度和多个波导路径的第一波导路径的第二预定长度确定，第一波导路径的第一预定长度和第一波导路径的第二预定长度各在第一坐标轴中延伸。

7、本发明的第二个目的是提供一种用于制造3d光学相控阵结构的光刻设备，包括底座，所述的底座上圆周均匀设置有多个腔体，所述的腔体的内部转动设置有转台，所述的转台内部设置有负压吸盘，转台上放置有晶圆，所述的底座的圆心处固定安装有固定电缸，固定电缸的活动端转动安装有横杆的一端，横杆的第二端转动安装在活动电缸的活动端上，所述的活动电缸固定安装在滑板上，滑板滑动安装在底座上，滑板上还设置有第一电机，所述的第一电机的输出轴上固定安装有第一驱动齿轮，底座的外圆周上设置有第一齿圈，所述的第一驱动齿轮与第一齿圈形成齿轮配合，所述的横杆上安装有滴胶组件和引流组件，所述的滴胶组件用于将光刻胶滴加到晶圆上，所述的引流组件用于与旋转后的晶圆接触，对晶圆边缘堆积的光刻胶进行引流，保证涂胶质量。

8、进一步地，所述的横杆的中部镂空，所述的横杆上滑动安装有两个滑杆，所述的滑杆下方固定安装有限位环，所述的限位环上转动安装有基板，所述的滑杆上固定安装有第二安装板，第二安装板上设置有第二电机，第二电机的输出轴上固定安装有第二驱动齿轮，第二驱动齿轮上同轴固定安装有第二齿圈，第二齿圈与第二驱动齿轮形成齿轮配合，两个滑杆上分别安装有第一安装板，所述的第一安装板上固定安装有连接杆，连接杆底部设置有锥形柱，所述的腔体外侧固定安装有定位环，定位环两侧设置有通孔，定位环上的通孔直径小于锥形柱上的最大直径。

9、进一步地，所述的滴胶组件包括固定板，所述的固定板固定安装在基板的中心位置，所述的固定板中部镂空，所述的固定板两侧设置有安装座，两个安装座之间转动安装有安装筒，安装筒中固定安装有胶枪，所述的固定板两侧分别转动安装有第一端面齿轮和第二端面齿轮，所述的胶枪上套设有换位圆筒，所述的换位圆筒通过连接销柱与第一端面齿轮固定连接，所述的第一端面齿轮的圆心处与电机的输出轴固定连接，所述的固定板下方设置有安装支架，安装支架中部设置有安装环，胶枪处于竖直状态时，胶枪与安装环同轴设置，胶枪下方设置有出胶头，经由出胶头流出的光刻胶从安装环中间滴到晶圆上，所述的安装环上转动安装有传动锥齿轮，传动锥齿轮中部镂空，传动锥齿轮同时与第一端面齿轮和第二端面齿轮形成齿轮配合。

10、进一步地，所述的第二端面齿轮上滑动安装有限位杆，限位杆靠近胶枪的一端上滑动安装有升降杆，所述的升降杆下端与扶正环固定连接，扶正环上设置有豁口，扶正环上的豁口位于靠近胶枪的位置上，所述的升降杆的上端与第二连接板固定连接，第二连接板与第三电缸的输出轴固定连接，第三电缸固定安装在限位杆上，限位杆上远离胶枪的一端与第一连接板固定连接，第一连接板与第二电缸的输出轴固定连接，第二电缸固定安装在第二端面齿轮上。

11、进一步地，所述的固定板的一端设置有滑动座，所述的滑动座上滑动安装有安装杆，所述的安装杆的端部与滑动座之间设置有与安装杆同轴的第三弹簧，所述的安装杆靠近胶枪的一端设置有密封盖。

12、进一步地，所述的引流组件包括多个滑动安装在基板上的驱动杆，驱动杆下方设置有套筒，所述的驱动杆的上端与升降环固定连接，升降环与基板之间设置有第一电缸，所述的驱动杆上端与基板之间设置有与驱动杆同轴的第一弹簧，所述的套筒内部滑动安装有第一连杆，所述的第一连杆远离晶圆的一端上固定安装有第二连杆，第二连杆与第一连杆垂直设置，第二连杆下端与引流杆转动连接，基板下方设置有转动座，所述的引流杆转动安装在转动座上。

13、本发明与现有技术相比的有益效果是：（1）本发明提出的3d光学相控结构，经过叠层累加，改善端发射或边发射光学相控阵的光束转向特性，同时最小化串扰和/或其他此类干扰，能够有效抑制旁瓣，大大提高光耦合效率；（2）本发明提出的光刻设备通过设置引流组件从根本上解决了光刻胶在晶圆边缘堆积的问题，杜绝了3d光学相控阵结构在制造过程中出现的缺陷累加效应；（3）本发明提出的光刻设备设置的滴胶组件改变了传统光刻机滴胶头悬臂梁的形式，减少了振动和热变形的影响，在滴胶时对胶枪进行定位，防止滴胶出现偏差，同时完成滴胶操作后自动对出胶头进行密封，防止光刻胶长时间与空气接触影响使用，另外，本发明设置通过结构设计实现滴胶组件和引流组件依次对晶圆进行涂胶操作，适用于3d光学相控阵结构需要多次进行涂胶的情况。

技术特征：

1.一种3d光学相控阵结构，其特征在于：包括分支成多个波导路径的公共路径，每一个所述波导路径终止于多个边缘发射器中的一个单独的波导路径；

2.根据权利要求1所述的一种3d光学相控阵结构，其特征在于：相控阵输出信号为红外或近红外电磁辐射。

3.根据权利要求1所述的一种3d光学相控阵结构，其特征在于：多个波导路径设置在由氮化硅组成的图案层内，多个所述波导路径根据欧米茄形相位延迟配置，该3d光学相控阵结构由在2d光学相控阵结构上经过多次sin波导层沉积后和光刻刻蚀得到。

4.根据权利要求1所述的一种3d光学相控阵结构，其特征在于：每两个相邻边缘发射器的间距基于非周期常数确定，该非周期常数根据包含相邻边缘发射器的非周期常数的递归函数变化；

5.一种用于制造如权利要求1-4任一项所述的3d光学相控阵结构的光刻设备，其特征在于：包括底座（1），所述的底座（1）上圆周均匀设置有多个腔体（2），所述的腔体（2）的内部转动设置有转台（20），所述的转台（20）内部设置有负压吸盘，转台（20）上放置有晶圆（21），所述的底座（1）的圆心处固定安装有固定电缸（3），固定电缸（3）的活动端转动安装有横杆（4）的一端，横杆（4）的第二端转动安装在活动电缸（5）的活动端上，所述的活动电缸（5）固定安装在滑板（6）上，滑板（6）滑动安装在底座（1）上，滑板（6）上还设置有第一电机（7），所述的第一电机（7）的输出轴上固定安装有第一驱动齿轮（8），底座（1）的外圆周上设置有第一齿圈（9），所述的第一驱动齿轮（8）与第一齿圈（9）形成齿轮配合，所述的横杆（4）上安装有滴胶组件和引流组件，所述的滴胶组件用于将光刻胶滴加到晶圆（21）上，所述的引流组件用于与旋转后的晶圆（21）接触，对晶圆（21）边缘堆积的光刻胶进行引流，保证涂胶质量。

6.根据权利要求5所述的光刻设备，其特征在于：所述的横杆（4）的中部镂空，所述的横杆（4）上滑动安装有两个滑杆（10），所述的滑杆（10）下方固定安装有限位环（18），所述的限位环（18）上转动安装有基板（19），所述的滑杆（10）上固定安装有第二安装板（14），第二安装板（14）上设置有第二电机（15），第二电机（15）的输出轴上固定安装有第二驱动齿轮（16），第二驱动齿轮（16）上同轴固定安装有第二齿圈（17），第二齿圈（17）与第二驱动齿轮（16）形成齿轮配合，两个滑杆（10）上分别安装有第一安装板（11），所述的第一安装板（11）上固定安装有连接杆（12），连接杆（12）底部设置有锥形柱（13），所述的腔体（2）外侧固定安装有定位环（55），定位环（55）两侧设置有通孔，定位环（55）上的通孔直径小于锥形柱（13）上的最大直径。

7.根据权利要求6所述的光刻设备，其特征在于：所述的滴胶组件包括固定板（32），所述的固定板（32）固定安装在基板（19）的中心位置，所述的固定板（32）中部镂空，所述的固定板（32）两侧设置有安装座（33），两个安装座（33）之间转动安装有安装筒（34），安装筒（34）中固定安装有胶枪（37），所述的固定板（32）两侧分别转动安装有第一端面齿轮（36）和第二端面齿轮（39），所述的胶枪（37）上套设有换位圆筒（35），所述的换位圆筒（35）通过连接销柱（38）与第一端面齿轮（36）固定连接，所述的第一端面齿轮（36）的圆心处与电机的输出轴固定连接，所述的固定板（32）下方设置有安装支架（40），安装支架（40）中部设置有安装环（41），胶枪（37）处于竖直状态时，胶枪（37）与安装环（41）同轴设置，胶枪（37）下方设置有出胶头（43），经由出胶头（43）流出的光刻胶从安装环（41）中间滴到晶圆（21）上，所述的安装环（41）上转动安装有传动锥齿轮（42），传动锥齿轮（42）中部镂空，传动锥齿轮（42）同时与第一端面齿轮（36）和第二端面齿轮（39）形成齿轮配合。

8.根据权利要求7所述的光刻设备，其特征在于：所述的第二端面齿轮（39）上滑动安装有限位杆（50），限位杆（50）靠近胶枪（37）的一端上滑动安装有升降杆（53），所述的升降杆（53）下端与扶正环（54）固定连接，扶正环（54）上设置有豁口，扶正环（54）上的豁口位于靠近胶枪（37）的位置上，所述的升降杆（53）的上端与第二连接板（52）固定连接，第二连接板（52）与第三电缸（51）的输出轴固定连接，第三电缸（51）固定安装在限位杆（50）上，限位杆（50）上远离胶枪（37）的一端与第一连接板（49）固定连接，第一连接板（49）与第二电缸（48）的输出轴固定连接，第二电缸（48）固定安装在第二端面齿轮（39）上。

9.根据权利要求7所述的光刻设备，其特征在于：所述的固定板（32）的一端设置有滑动座（44），所述的滑动座（44）上滑动安装有安装杆（46），所述的安装杆（46）的端部与滑动座（44）之间设置有与安装杆（46）同轴的第三弹簧（45），所述的安装杆（46）靠近胶枪（37）的一端设置有密封盖（47）。

10.根据权利要求6所述的光刻设备，其特征在于：所述的引流组件包括多个滑动安装在基板（19）上的驱动杆（23），驱动杆（23）下方设置有套筒（25），所述的驱动杆（23）的上端与升降环（22）固定连接，升降环（22）与基板（19）之间设置有第一电缸（31），所述的驱动杆（23）上端与基板（19）之间设置有与驱动杆（23）同轴的第一弹簧（24），所述的套筒（25）内部滑动安装有第一连杆（27），所述的第一连杆（27）远离晶圆（21）的一端上固定安装有第二连杆（28），第二连杆（28）与第一连杆（27）垂直设置，第二连杆（28）下端与引流杆（30）转动连接，基板（19）下方设置有转动座（29），所述的引流杆（30）转动安装在转动座（29）上。

技术总结本发明公开了一种3D光学相控阵结构及其光刻设备，属于光学元件技术领域，3D光学相控阵结构包括分支成多个波导路径的公共路径，每一个所述波导路径终止于多个边缘发射器中的一个单独的波导路径；多个所述边缘发射器在第一坐标轴上彼此间隔设置，每两个边缘发射器之间的间距是非周期性的，光刻设备包括底座，底座上圆周均匀设置有多个腔体，腔体的内部转动设置有转台，转台内部设置有负压吸盘，转台上放置有晶圆，横杆在底座上方转动，横杆上安装有滴胶组件和引流组件，滴胶组件用于将光刻胶滴加到晶圆上，引流组件用于与旋转后的晶圆接触，对晶圆边缘堆积的光刻胶进行引流，保证涂胶质量。技术研发人员：庄雅婷,王亮,姜大成,王家俊受保护的技术使用者：扬州群发光芯科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/29