[發明專利]基于掩模光刻技術和注塑成型制作衍射微光學元件的方法

有效

• 申請號: 201310394638.3
• 申請日: 2013-09-03
• 公開（公告）號: CN103472682A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 龔勇清;裴揚;龔藝川;李豪偉;熊聯明;王慶;張巍巍;顏麗華
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;B29C45/26;G02B5/18
• 代理公司: 南昌洪達專利事務所 36111
• 代理人: 劉凌峰

1.一種基于掩模光刻技術和注塑成型制作衍射微光學元件的方法，其特征在于所述方法包括以下步驟：

（1）制作微光學元件金屬合金模芯：它是基于透射式成像光路實驗裝置來實現的；

首先在鉻膜玻璃膠板上生成光學元件光刻掩模版，利用圖形編輯設計軟件在微型計算機上進行微光學元件掩模的設計，在數字光刻機上先得到微光學元件掩模版；掩模版上的成品微光學元件圖形為本體的10倍放大；紫光光源發出的光束經過光纖點光源擴束和準直后，直接照射到即插式掩模版上，經過棱鏡分束鏡透射出的光束，再通過10倍精縮物鏡將掩模版上的圖形投影在涂覆光刻膠的金屬合金基片上，通過調焦裝置使圖形在光刻膠版上成像最清晰；并且透射出的光束要求與縮微物鏡、光刻膠版同軸；由于棱鏡分束鏡的作用，在CCD攝像頭上清晰監控到；X—Y軸精密電控大行程平移臺和Z軸微動臺將經過10倍精縮的圖形精確投射到光刻膠版上；?

然后利用光刻技術在金屬合金上制作衍射微光學元件，模芯的設計與制作是采用電化學刻蝕方法，將微光學元件圖形轉印至金屬合金基片上得到的，這種活動式的注塑模芯作為注塑模模仁上的活動嵌入式模芯；

（2）衍射微光學元件的注塑成型制作：金屬合金基片研磨拋光—→基片的預處理—→光刻膠勻膠—→前烘—→曝光—→后烘—→顯影—→堅膜—→金屬基片的電化學刻蝕—→去膠—→金屬合金模芯—→注塑模具裝配—→注塑機注塑—→注塑成品。

2.如權利要求1所述的一種基于掩模光刻技術和注塑成型制作衍射微光學元件的方法，其特征在于步驟（1）中所述的透射式成像光路實驗裝置包括紫光光源、即插式掩模板架、調焦裝置、棱鏡分束鏡、CCD攝像頭、10倍精密縮微物鏡、光刻膠板基片架、Z軸微動臺、X—Y軸精密電控大行程平移臺和微型計算機，其中紫光光源還包括點光源擴束和準直鏡，紫光光源的下方為即插式掩模板架，位于即插式掩模板架與10倍精密縮微物鏡之間的調焦裝置的中間和一側分別連接棱鏡分束鏡和CCD攝像頭，10倍精密縮微物鏡的正下方為光刻膠板基片架，光刻膠板基片架連接下方的Z軸微動臺和X—Y軸精密電控大行程平移臺，X—Y軸精密電控大行程平移臺連接微型計算機。

3.如權利要求1所述的一種基于掩模光刻技術和注塑成型制作衍射微光學元件的方法，其特征在于步驟（2）中所述的注射模具的模芯材料為高溫鎳基金屬合金，注射模具包括分流道、型腔和放置嵌入式母版模芯的模腔，其中分流道和模芯型腔的設計都是根據型腔的要求來設計和排列的；分流道是使熔融的光學塑料從主流道平穩進入多腔中的各個型腔的澆口通道；型腔部分，主要構成衍射微光學元件制品的整體外部形狀；模芯型腔部分的模芯也就是母版鎳基金屬合金基片，上面有經過曝光和電化學刻蝕等工藝后形成的衍射微光學元件圖形，主要構成微光學元件制品的細節形狀；由于衍射微光學元件成品對完整度的要求很高，所以在注塑模具設計中沒有設置光學塑料成品的頂出杠，而是將模芯型腔側壁設計為有錐度的斜面，以便微光學元件成品自行脫模。