[發明專利]閃耀凸面光柵的反應離子束蝕刻方法

有效

• 申請號: 201010169360.6
• 申請日: 2010-05-07
• 公開（公告）號: CN101900844A
• 公開（公告）日: 2010-12-01
• 發明（設計）人: 黃元申;張大偉;倪爭技;朱冬月;徐邦聯;莊松林;孫劉杰
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G02B5/18
• 分類號: G02B5/18;G03F7/00
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 宋冠群

技術領域

本發明涉及閃耀凸面光柵的加工技術，特別是涉及一種閃耀凸面光柵的反應離子束蝕刻方法。

背景技術

凸面光柵應用于同心色散光學系統，如Offner結構成像光譜儀。與凹面光柵結構相比，凸面光柵同心色散光學系統除了具有更好的像質外，最大的優點就是凸面光柵容易制成閃耀光柵，使得系統的光譜響應可以根據使用條件設計。也就是它可以將光強集中在某個使用光波波段范圍內。

美國的NASA所屬噴氣動力實驗室在制作這類凸面光柵方面具有領先地位，已經制作了一些可見光波段和近紅外波段的凸面光柵。但是在光柵制作工藝方面的研究仍然未成熟。國內尚未對這種工藝進行過研究。

發明內容

為克服上述已有技術的不足，本發明要解決的技術問題是提供一種閃耀凸面光柵的反應離子束蝕刻方法。這是一種采用反應離子束蝕刻技術加工閃耀凸面光柵的方法。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：

一種閃耀凸面光柵的反應離子束蝕刻方法，包括以下步驟：

步驟一、凸面光柵掩模石英基片的放置；

步驟二、若凸面光柵掩模石英基片的球半徑為R，要制成的閃耀凸面光柵的閃耀角為θ，則將離子束方向與光柵頂點處刻線所在平面成θ角；

步驟三、制作蝕刻狹縫；

步驟四、狹縫的放置；

步驟五、蝕刻凸面光柵。

所述步驟一中，凸面光柵掩模石英基片的放置，是將槽形為正弦型的凸面光柵掩模石英基片放置在一個回轉工作臺上，球心在回轉工作臺的回轉軸上；凸面光柵掩模頂點處刻線所在平面經過回轉軸，其余刻線所在平面平行于回轉軸。

所述步驟三中，所述的狹縫是一個二次錐面，寬度長度由凸面光柵掩模石英基片外形尺寸決定，只要大于基片外形尺寸即可。

所述步驟四中，所述狹縫到凸面光柵掩模石英基片的頂點的距離大于狹縫的上下圓弧線與凸面光柵掩模石英基片頂點的圓弧刻線有相同回轉中心軸。

所述步驟五中，蝕刻區域為相對于角度的凸面光柵掩模圓弧面上的光柵刻線。蝕刻完成后由回轉工作臺旋轉角度再進行第二次蝕刻，直到凸面光柵掩模的整個圓弧面全部蝕刻結束為止。

與現有技術相比，本發明的有益效果可以是：

本發明涉及的凸面光柵是指光柵刻線槽分布在凸球面的表面上，刻線之間互相平行。首先在凸球面的石英基片上采用掩模光刻的方法制作成槽形是正弦型的凸面光柵掩模，然后以它為基片進行離子束蝕刻。蝕刻以后成為槽形為鋸齒形的閃耀凸面光柵。

本發明的技術方案是采用分段蝕刻法，也就是對槽形為正弦型的凸面光柵掩模石英基片進行分段離子束蝕刻，使得蝕刻后的閃耀凸面光柵的閃耀角理論相對誤差為0.1。

附圖說明

圖1a為閃耀凸面光柵的反應離子束蝕刻的第一加工示意圖。

圖1b為閃耀凸面光柵的反應離子束蝕刻的第二加工示意圖。

圖2為凸面光柵掩模石英基片。它是采用掩模光刻的方法，在凸面光柵石英基片上，制作成具有光刻膠正弦形槽的凸面光柵掩模。

圖3為閃耀凸面光柵。它是凸面光柵掩模石英基片經過離子束蝕刻后，在凸面光柵石英基片的凸球面上形成鋸齒形槽形的閃耀凸面光柵。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明的具體實施方式做進一步詳細的說明，但不應以此限制本發明的保護范圍。

閃耀凸面光柵反應離子束蝕刻方法的設計步驟是：

1、凸面光柵掩模石英基片的放置。將槽形為正弦型的凸面光柵掩模石英基片放置在一個回轉工作臺上，球心在回轉工作臺的回轉軸上。凸面光柵掩模頂點處刻線所在平面經過回轉軸，其余刻線所在平面平行于回轉軸。

2、假如凸面光柵掩模石英基片的球半徑為R，要制成的閃耀凸面光柵的閃耀角為θ，那么將離子束方向與光柵頂點處刻線所在平面成θ角。

3、制作蝕刻狹縫。狹縫是一個二次錐面，寬度長度由凸面光柵掩模石英基片外形尺寸決定，只要大于基片外形尺寸即可。

4、狹縫的放置。狹縫到凸面光柵掩模石英基片的頂點的距離大于狹縫的上下圓弧線與凸面光柵掩模石英基片頂點的圓弧刻線有相同回轉中心軸。

5、蝕刻凸面光柵。蝕刻區域為相對于角度的凸面光柵掩模圓弧面上的光柵刻線。蝕刻完成后由回轉工作臺旋轉角度再進行第二次蝕刻，直到凸面光柵掩模的整個圓弧面全部蝕刻結束為止。

采用以上5個步驟就可以蝕刻出設計者需要的閃耀凸面光柵，并且閃耀角理論相對誤差為0.1。

下面接合附圖進行說明。本發明的具體步驟如下：