[發明專利]一種全息閃耀光柵制作方法

無效

• 申請號: 201110318454.X
• 申請日: 2011-10-19
• 公開（公告）號: CN102360093A
• 公開（公告）日: 2012-02-22
• 發明（設計）人: 劉全;吳建宏;陳明輝
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: G02B5/18
• 分類號: G02B5/18;G03F7/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 常亮;李辰

技術領域

本發明涉及一種衍射光學元件的制備方法，具體涉及一種全息閃耀光柵 的制備方法。

背景技術

光柵是一種應用非常廣泛而重要的高分辨率的色散光學元件，在現代光 學儀器中占有相當重要的地位。

眾所周知，單個柵縫衍射主極大方向實際上既是光線的幾何光學傳播方 向，也是整個多縫光柵的零級方向，它集中著光能，而又不能把各種波長分 開，而實際應用中則偏重于將盡可能多的光能集中在某一特定的級次上。為 此需要將衍射光柵刻制成具有經過計算確定的槽形，使單個柵槽衍射的主極 大方向(或光線幾何光學傳播方向)與整個光柵預定的衍射級次方向一致， 這樣可使大部分光能量集中在預定的衍射級次上。從這個方向探測時，光譜 的強度最大，這種現象稱為閃耀(blaze)，這種光柵稱為閃耀光柵。閃耀使 得光柵的衍射效率得到極大的提高。

全息離子束刻蝕是一種比較普遍的用來制作閃耀光柵的方法。它通過離 子束對材料濺射作用達到去除材料和成形的目的，具有分辨率高、定向性好 等優點。

全息離子束刻蝕閃耀光柵的一般制作工藝如圖1所示。首先在石英玻璃基 片1表面涂布光刻膠2，經過全息曝光、顯影、定影等處理后，基片上形成表 面浮雕光刻膠光柵掩模3，再以此為光柵掩模3，進行斜Ar離子束刻蝕。利用 掩模對離子束的遮擋效果，使基片的不同位置先后被刻蝕，將光刻膠刻完后 就能在基片材料上得到三角形槽形4。離子束刻蝕閃耀光柵具有槽形好，閃耀 角控制較精確，粗糙度低等優點，在工程中得到了廣泛應用。

然而對于全息離子束刻蝕法，由于光柵閃耀角主要依賴于光刻膠掩模的 光柵占寬比、槽深以及槽形三個因素，而光刻膠在干涉曝光的過程，對于占 寬比、刻蝕深度以及槽形的控制都是目前尚未很好解決的幾大難題，故在實 現閃耀角控制時存在較大的困難。

因此，有必要尋求一種新的制作全息閃耀光柵的方法，解決上述問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種能夠精確控制閃耀角的全息閃耀 光柵的制作方法。

根據本發明的目的提出的一種全息閃耀光柵制作方法，包括步驟：

1)在基片上涂布光刻膠；

2)對所述光刻膠層進行光刻，形成光刻膠光柵；

3)以所述光刻膠光柵為掩模，對基片進行正向離子束刻蝕，將光刻膠光 柵圖形轉移到基片上，形成同質光柵；

4)清洗基片，去除剩余光刻膠。

5)以同質光柵為掩模，對基片進行斜向Ar離子束掃描刻蝕，利用同質 光柵掩模對離子束的遮擋效果，使基片材料的不同位置先后被刻蝕，形成三 角形的閃耀光柵槽形；

6)清洗基片，得到全息閃耀光柵。

可選的，所述步驟1)中涂布的光刻膠厚度為200nm至500nm。

可選的，在所述步驟2)之后還包括對光刻膠光柵結構進行灰化處理，以 調節光刻膠光柵的占寬比。

可選的，所述步驟3)中，正向離子束刻蝕采用Ar離子束刻蝕方法或CHF₃反應離子束刻蝕方法中的一種，其具體的工藝參數為：Ar離子束刻蝕時，離 子能量為380eV至520eV，離子束流為70mA至140mA，加速電壓為240V 至300V，工作壓強為2.0×10^-2Pa；CHF₃反應離子束刻蝕時，離子能量為300 eV至470eV，離子束流為70mA至140mA，加速電壓為200V至300V，工 作壓強為1.4×10^-2Pa。

可選的，所述同質光柵的占寬比為0.25-0.6，周期為300nm至3000nm。

可選的，所述同質光柵為矩形光柵或梯形光柵。

可選的，所述同質光柵的槽深使斜向Ar離子束的刻蝕角度等于從該同質 光柵的一頂角斜射到與該頂角相對的底角所需的角度。

可選的，所述步驟4)中，斜向Ar離子束掃描刻蝕的工藝參數為：離子能量 380eV至520eV，離子束流70mA至140mA，加速電壓240V至300V，工作壓強 2.0×10^-2Pa，刻蝕角度為8°至40°。

由于上述技術方案運用，本發明與現有技術相比具有下列優點：

1.本發明采用灰化技術、離子束刻蝕，實現了對同質光柵掩模槽形的 精確控制(灰化實現對光柵占寬比f的控制，離子束刻蝕實現對槽深d的控 制)。