CN104297828A - 变栅距光栅的制作方法 - Google Patents

变栅距光栅的制作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104297828A
CN104297828A CN201410520588.3A CN201410520588A CN104297828A CN 104297828 A CN104297828 A CN 104297828A CN 201410520588 A CN201410520588 A CN 201410520588A CN 104297828 A CN104297828 A CN 104297828A
Authority
CN
China
Prior art keywords
grating
photoresist
substrate
plane mirror
optical grating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201410520588.3A
Other languages
English (en)
Inventor
李文昊
姜岩秀
巴音贺希格
杨硕
赵旭龙
吴娜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Original Assignee
Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS filed Critical Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Priority to CN201410520588.3A priority Critical patent/CN104297828A/zh
Publication of CN104297828A publication Critical patent/CN104297828A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/18—Diffraction gratings
    • G02B5/1861—Reflection gratings characterised by their structure, e.g. step profile, contours of substrate or grooves, pitch variations, materials
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/18—Diffraction gratings
    • G02B5/1847—Manufacturing methods
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/18—Diffraction gratings
    • G02B5/1847—Manufacturing methods
    • G02B5/1857—Manufacturing methods using exposure or etching means, e.g. holography, photolithography, exposure to electron or ion beams

Abstract

变栅距光栅的制作方法，涉及光谱技术领域，解决现有方法采用热熔存在工艺条件比较难控制，很容易引起光刻胶刻槽坍塌，对光栅技术指标产生较大影响等问题，包括基底清洗、匀胶、前烘、曝光、显影、后烘、离子束刻蚀、清洁处理、镀膜。本发明的变栅距光栅制作工艺流程低成本、易于实现，大大地节约了成本、缩短了制作周期。变栅距光栅所具有的像差校正、高分辨率及平焦场等独特优点日益突出，使其在空间光谱仪、等离子体诊断、同步辐射单色仪、光纤通信等领域广泛应用。

Description

变栅距光栅的制作方法
技术领域
本发明涉及光谱技术领域，具体涉及一种变栅距光栅的制作工艺方法。
背景技术
传统的衍射光栅都是等栅距光栅，它们是各种光谱仪器的核心元件。但随着科学技术的进步，变栅距光栅所具有的像差校正、高分辨率及平焦场等独特优点日益突出，使其在空间光谱仪、等离子体诊断、同步辐射单色仪、光纤通信等领域广泛应用。具有像差校正功能的变栅距光栅，在掠入射条件下可以获得高分辨率，这一特点在单色仪和光谱仪中将得到进一步开发和利用，这对软X射线和极紫外辐射具有重要意义。
变栅距光栅的制作方法分为两种，机械刻划与全息曝光。全息曝光法师使用球面波干涉曝光，使得基底表面不同的点以不同的干涉角度曝光，形成变栅距光栅，通过合理的选择记录参数可以消除特定阶次像差。与刻划光栅相比，全息光栅制作简单，便于改变刻线形状，可制作的基底类型更加丰富，且具有无鬼线，杂散光低等优点。
与本发明最为接近的已有技术是中国专利号为CN100434945C，发明名称为《IV型凹面全息光栅的制作方法》，该发明提供一种Ⅳ型凹面全息光栅的制作方法，解决技术问题的技术方案包括：基底处理、涂胶、前烘、全息曝光、显影、后烘、热熔、离子束刻蚀、清洁处理、镀膜。在这个制作方法中，使用了热熔技术，经过本项目组实践证明，热熔技术可以降低光栅表面粗糙度，但是热熔工艺条件比较难控制，很容易引起光刻胶刻槽坍塌，对光栅技术指标产生较大影响。
发明内容
本发明为解决现有方法采用热熔存在工艺条件比较难控制，很容易引起光刻胶刻槽坍塌，对光栅技术指标产生较大影响等问题，提供一种变栅距光栅的制作方法，
步骤一、光栅基底清洗，并在清洗后的光栅基底上涂敷光刻胶，获得涂敷光刻胶后的光栅基底；
步骤二、前烘，将步骤一获得的光栅基底放入烘箱中，升高烘箱温度一段时间后取出；
步骤三、曝光，将取出的光栅基底放入曝光装置中曝光，然后显影，获得光刻胶光栅；
步骤四、后烘，将显影后的光刻胶光栅放入烘箱烘烤；然后进行离子束刻蚀，将光刻胶光栅的刻蚀转移到单晶硅基底上进行刻蚀；
步骤五、对刻蚀后的光栅放入真空镀膜机中镀膜，获得变栅距光栅。
本发明的有益效果：本发明的变栅距光栅制作工艺流程是新颖的、低成本的、易于实现的，较传统的光栅制作方法，减少了热熔的步骤，使工艺过程更加可控，提高工艺可靠性，大大地节约成本、缩短制作周期。制作出的变栅距光栅的像差校正、高分辨率及平焦场等独特优点，使其在空间光谱仪、等离子体诊断、同步辐射单色仪、光纤通信等领域广泛应用。
附图说明
图1为本发明所述的变栅距光栅的制作方法的流程图；
图2为本发明所述的变栅距光机的制作方法中曝光装置的光路结构图。
具体实施方式
具体实施方式一、结合图1和图2说明本实施方式，变栅距光栅的制作方法，该方法由以下步骤实现：
基底清洗1：光栅基底应采用无气泡、无划痕、抛光好的单晶硅，用丙酮等清洗液清洗光栅基底，保证基底表面清洁、致密、干燥，以有利于光刻胶与基底表面的粘附。
匀胶2：在清洗好的光栅基底上涂敷光刻胶，采用旋转法匀胶，即将光刻胶滴在光栅基底上，通过离心旋转获得均匀一致的光刻胶薄膜。胶层厚度主要由匀胶时的旋转速度来控制，转速越高则胶层越薄，转速越低则胶层越厚。
前烘3：将涂敷完光刻胶后的光栅基底放入烘箱中，然后升高烘箱温度一段时间，前烘的作用是去除光刻胶在空气中干燥时不能除去的溶剂，并使光刻胶与衬底接触更为紧密。
曝光4：将处理好的涂有光刻胶的光栅基底放入由光学元器件形成的干涉场中进行曝光。
结合图2说明，图2为变栅距光栅曝光装置光路结构示意图，曝光装置包括He-Cd激光器11、第一平面反射镜12、半反半透镜13、第二平面反射镜14和第三平面反射镜15、第一空间滤波器16和第二空间滤波器17、干涉场18和光栅基底19。在He-Cd激光器11的激光束传播方向的光轴上置有第一平面反射镜12，第一平面反射镜12与光轴成45°角；在第一平面反射镜12的反射光光路上置有半反半透镜13，它的半反半透面与光轴成45°角；分别在半反半透镜13的反射面和透射面出射光的光轴上置有第二平面反射镜14和第三平面反射镜15；分别在第二平面反射镜14和第三平面反射镜15的反射光线的光轴上置有第一空间滤波器16和第二空间滤波器17；第一空间滤波器16和第二空间滤波器17发射光线的交汇区域形成了干涉场18；在干涉场18内置有经过前烘的光栅基底19，光栅基底19的中心点位于干涉场18的中心位置。
显影5：把曝光之后的光栅基底放入显影液中显影，显影时间受曝光时间、显影液浓度的影响，由于光敏作用使光刻胶潜在的光栅图形被溶解形成正弦图形，此时光栅基底上具有光栅条纹，也被称为光刻胶光栅。
后烘6：将显影后的光刻胶光栅放入烘箱中，然后升高烘箱进行烘烤。后烘的作用是改善光刻胶与衬底的粘附能力，并去除显影后留下的溶剂。
离子束刻蚀7：由于光刻胶光栅的物理性质和光学性能比做在单晶硅基底上的全息光栅差，所以要将光刻胶光栅转移到单晶硅基底上，刻蚀时间由刻蚀深度和离子束能量决定。
清洁处理8：将离子束刻蚀后的光栅放入丙酮溶液中清洗掉表面残留光刻胶以及杂质。
镀膜9：将清洁处理后的光栅放入真空镀膜机中镀膜，用来增强光栅的衍射效率。
具体实施方式二、结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式为具体实施方式一所述的变栅距光栅的制作方法的实施例：
一、用丙酮等清洗液清洗无气泡、无划痕、抛光好的单晶硅基底；
二、在单晶硅基底上涂敷光刻胶，光刻胶采用Shiply1805正性光刻胶，匀胶时的旋转速度控制在1700～5000转/分，其匀胶时间不少于30秒，这样可以保证溶剂的充分挥发以及胶膜厚度的均匀性，涂敷厚度为300～700nm，胶层厚度是根据刻线密度和控制离心机转速实现的；
三、将涂敷好光刻胶的光栅基底放入烘箱中前烘，升高烘箱温度至90℃，30分钟后取出；
四、将光栅基底放入干涉场中曝光10～120秒，根据光刻胶的型号和干涉场强度来控制曝光时间长短；
五、将曝光后的光栅基底放入5‰的NaOH溶液中，在常温下显影10～60秒，显影时间受曝光时间、显影液浓度的影响；
六、将显影后的光刻胶光栅放入烘箱中后烘，升高烘箱温度至120℃，开始计时，30分钟后取出；
七、采用离子刻蚀技术进行离子束刻蚀，刻蚀时间为10-30分钟，刻蚀时间由刻蚀深度和离子束能量决定，刻蚀机选用北京Advance离子束研究所生产的LKJ-1C-150离子束刻蚀机；
八、清洁处理，用丙酮溶液去除离子束刻蚀后光栅表面残留的光刻胶以及杂质；
九、在真空镀膜机中对清洁处理后的光栅表面镀膜。

Claims (5)

1.变栅距光栅的制作方法，其特征是，该方法由以下步骤实现：
步骤一、光栅基底清洗，并在清洗后的光栅基底上涂敷光刻胶，获得涂敷光刻胶后的光栅基底；
步骤二、前烘，将步骤一获得的光栅基底放入烘箱中，升高烘箱温度一段时间后取出；
步骤三、曝光，将取出的光栅基底放入曝光装置中曝光，然后显影，获得光刻胶光栅；
步骤四、后烘，将显影后的光刻胶光栅放入烘箱烘烤；然后进行离子束刻蚀，将光刻胶光栅的刻蚀转移到单晶硅基底上进行刻蚀；
步骤五、对刻蚀后的光栅放入真空镀膜机中镀膜，获得变栅距光栅。
2.根据权利要求1所述的变栅距光栅的制作方法，其特征在于，在步骤四之后，还包括对清洁处理的步骤，将离子束刻蚀后的光栅放入丙酮溶液中清洗，将清洗后的光栅进行镀膜。
3.根据权利要求1或2所述的变栅距光栅的制作方法，其特征在于，步骤一中光栅基底选择无气泡、无划痕且抛光好的单晶硅作为光栅基底，并用丙酮清洗液清洗光栅基底，并将光刻胶滴在光栅基底上，通过离心旋转获得均匀一致的光刻胶薄膜，最终获得涂敷光刻胶后的光栅基底。
4.根据权利要求1或2所述的变栅距光栅的制作方法，其特征在于，步骤二中所述升高烘箱温度一段时间后取出；所述温度升高至90度，时间为30分钟。
5.根据权利要求1或2所述的变栅距光栅的制作方法，其特征在于，步骤三中所述的曝光装置包括He-Cd激光器(11)、第一平面反射镜(12)、半反半透镜(13)、第二平面反射镜(14)和第三平面反射镜(15)、第一空间滤波器(16)和第二空间滤波器(17)、干涉场(18)和光栅基底(19)，在He-Cd激光器(11)的激光束传播方向的光轴上置有第一平面反射镜(12，第一平面反射镜(12)与光轴成45°角；在第一平面反射镜(12)的反射光光路上置有半反半透镜(13)，它的半反半透面与光轴成45°角；分别在半反半透镜(13)的反射面和透射面出射光的光轴上置有第二平面反射镜(14)和第三平面反射镜(15)；分别在第二平面反射镜(14)和第三平面反射镜(15)的反射光线的光轴上置有第一空间滤波器(16)和第二空间滤波器(17)；第一空间滤波器(16)和第二空间滤波器(17)发射光线的交汇区域形成了干涉场(18)；在干涉场(18)内置有经过前烘的光栅基底(19)，光栅基底(19)的中心点位于干涉场(18)的中心位置。
CN201410520588.3A 2014-09-30 2014-09-30 变栅距光栅的制作方法 Pending CN104297828A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410520588.3A CN104297828A (zh) 2014-09-30 2014-09-30 变栅距光栅的制作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410520588.3A CN104297828A (zh) 2014-09-30 2014-09-30 变栅距光栅的制作方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104297828A true CN104297828A (zh) 2015-01-21

Family

ID=52317629

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410520588.3A Pending CN104297828A (zh) 2014-09-30 2014-09-30 变栅距光栅的制作方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104297828A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108415111A (zh) * 2018-05-22 2018-08-17 山东理工大学 基于光热折变玻璃的啁啾体光栅制备方法
WO2020062886A1 (zh) * 2018-09-27 2020-04-02 武汉华星光电技术有限公司 显影单元清洁装置及采用该装置的清洁方法
CN112526661A (zh) * 2020-12-08 2021-03-19 北京信息科技大学 一种基于电子束曝光机的变栅距光栅传感器制备方法
CN112578493A (zh) * 2020-12-07 2021-03-30 北京信息科技大学 一种具有自温度补偿功能光栅及其制备方法
CN114089470A (zh) * 2022-01-20 2022-02-25 深圳珑璟光电科技有限公司 一种全息光波导及其制作装置、近眼显示设备

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0428390A2 (en) * 1989-11-13 1991-05-22 Sharp Kabushiki Kaisha Manufacturing method of optical diffraction grating element
JP2003084446A (ja) * 2002-08-01 2003-03-19 Nec Corp 格子パターンの露光方法および露光装置
JP2006098489A (ja) * 2004-09-28 2006-04-13 Sanyo Electric Co Ltd 微細パターンを有する光学素子の製造方法
CN101101344A (zh) * 2006-07-07 2008-01-09 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Iv型凹面全息光栅的制作工艺流程
CN101398315A (zh) * 2008-09-19 2009-04-01 中国科学技术大学 柱面变栅距光栅的制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0428390A2 (en) * 1989-11-13 1991-05-22 Sharp Kabushiki Kaisha Manufacturing method of optical diffraction grating element
JP2003084446A (ja) * 2002-08-01 2003-03-19 Nec Corp 格子パターンの露光方法および露光装置
JP2006098489A (ja) * 2004-09-28 2006-04-13 Sanyo Electric Co Ltd 微細パターンを有する光学素子の製造方法
CN101101344A (zh) * 2006-07-07 2008-01-09 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Iv型凹面全息光栅的制作工艺流程
CN101398315A (zh) * 2008-09-19 2009-04-01 中国科学技术大学 柱面变栅距光栅的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
蒲利春，朱潋: "《全息法制作VLS光栅及其性能研究》", 《重庆理工大学学报》, vol. 25, no. 10, 31 October 2011 (2011-10-31), pages 120 - 126 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108415111A (zh) * 2018-05-22 2018-08-17 山东理工大学 基于光热折变玻璃的啁啾体光栅制备方法
WO2020062886A1 (zh) * 2018-09-27 2020-04-02 武汉华星光电技术有限公司 显影单元清洁装置及采用该装置的清洁方法
CN112578493A (zh) * 2020-12-07 2021-03-30 北京信息科技大学 一种具有自温度补偿功能光栅及其制备方法
CN112526661A (zh) * 2020-12-08 2021-03-19 北京信息科技大学 一种基于电子束曝光机的变栅距光栅传感器制备方法
CN114089470A (zh) * 2022-01-20 2022-02-25 深圳珑璟光电科技有限公司 一种全息光波导及其制作装置、近眼显示设备
CN114089470B (zh) * 2022-01-20 2022-05-06 深圳珑璟光电科技有限公司 一种全息光波导及其制作装置、近眼显示设备

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100434945C (zh) Ⅳ型凹面全息光栅的制作方法
CN104297828A (zh) 变栅距光栅的制作方法
CN105866873B (zh) 基于金属纳米光栅的微偏振片阵列的制备方法
JP4398507B2 (ja) 光学素子、光学素子作製用原盤の製造方法、および光電変換装置
CN102785025B (zh) 利用飞秒激光增强化学刻蚀制备大规模微透镜阵列的方法
CN104795620B (zh) 一种太赫兹波导无源器件的制造方法
CN108169841A (zh) 一种掩模版及光波导反射面和光波导的制备方法
CN105603468B (zh) 金属镍基底上制备高密集微细镍圆柱阵列的方法
CN108254811A (zh) 一种具有三台阶抗反射结构的红外光学窗口及其制备方法
JP6288688B2 (ja) ブレーズド凹面回折格子の製造方法
CN106054294A (zh) 具有doe防伪图案的金属币或章及其制造方法
CN106501884A (zh) 一种亚波长结构平凸微透镜阵列的制作工艺
CN102097535A (zh) 用于太阳电池表面抗反射的蛾眼结构的制备方法
CN110632689A (zh) 表面浮雕光栅结构的制作方法
CN102789008A (zh) 一种具有双面抗反射结构的红外光学窗口的制备方法
CN106328769A (zh) 一种单晶硅片表面的处理方法
CN109633822A (zh) 一种光纤贝塞尔光束生成器及其制作方法
CN102981198A (zh) 单晶硅中阶梯光栅的湿法刻蚀方法
CN107478342A (zh) 一种钽酸锂窄带探测器及其制备方法
CN111071986B (zh) 一种激光改性辅助制备碳化硅多级微结构的方法及一种加速度传感器
CN102540297B (zh) 微米级抗反射金属光栅的制备方法
CN101290362B (zh) 一种硅湿法腐蚀制作多级微反射镜的方法
CN106707715B (zh) 一种半导体器件及其制作方法
CN103991839A (zh) 一种超声振动制备微纳米织构的方法
CN101470224A (zh) 一种平面连续衍射聚光透镜的制作方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20150121