[发明专利]中心对称连续微结构衍射元件掩模的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及连续衍射光学元件，具体地说是一种中心对称连续微结构衍射元件掩模的制作方法。

背景技术

衍射光学元件应用于光学系统有利于减小系统体积、减轻重量、简化光学系统以及提高成像质量，因此，衍射光学元件在光学领域有很好的应用前景；长期以来，国内大部分研究单位只能进行二元光学元件制作，还不具备连续衍射光学元件的制作技术，由于制作方法不健全，制约了衍射光学元件的普及应用。随着激光加工技术的发展，采用激光直写技术制作连续衍射光学元件成为可能。制作该类连续衍射光学元件的前提是要制作出合格的掩模，掩模质量的好坏是连续衍射光学元件制作的关键技术之一；由于受设备条件的限制，目前制作该类掩模存在的主要问题是：制作精度无法保证、加工工艺复杂、周期长、成本高，无法实现工业化、规模化生产。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种中心对称连续微结构衍射元件掩模的制作方法，该方法采用激光直写技术实现了中心对称连续微结构衍射元件掩模的制作，具有工艺简单、周期短、成本低等优点，采用该掩模制作的连续衍射光学元件精度高、衍射效率高，工艺稳定，适合工业化生产。

本发明的目的是这样实现的：

一种中心对称连续微结构衍射元件掩模的制作方法，它包括以下具体步骤：

a、基片清洗

选石英玻璃为基片，在重铬酸钾与浓硫酸的混合溶液中浸泡3～5小时；去离子水冲洗；甩干，置于烘干机中烘烤，室温冷却。

b、光刻胶版制作

采用旋涂法给基片涂光刻胶，形成光刻胶版，涂胶厚0.5～2um。

c、能量程序文件形成

按掩模的设计数据，用激光能量与刻写半径和刻写深度的关系计算激光能量并编写程序，形成能量程序文件。

d、激光曝光

将上述光刻胶版吸附于激光直写设备上，调节设备旋转台的旋转中心与光刻胶版的中心保持一致，开启激光直写设备，在能量程序文件控制下对光刻胶版自动曝光。

e、显影

将完成曝光的光刻胶版放入显影液中显影。

f、坚模

将显影后的光刻胶版置于真空干燥箱烘烤，室温冷却，制作结束。

上述所说的刻写半径指光刻胶版上曝光位置到旋转中心的距离；刻写深度指曝光显影后形成微结构的深度。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明整个过程自动化控制，工艺稳定，重复性好，操作简便，产品合格率高。

(2)本发明由于采用激光直写工艺，提高了微结构制作精度，提高了衍射效率。

具体实施方式

实施例

(1)、基片清洗

选石英玻璃基片，在重铬酸钾与浓硫酸的混合溶液中浸泡3～5小时；用去离子水冲洗；用甩胶机甩干，置于烘干机中烘烤，温度：80℃～100℃、时间：30～50分钟，室温冷却。

(2)、光刻胶版制作

用涂胶机采用旋涂法给基片涂光刻胶，形成胶版，选用Shiply公司的S1860型号光刻胶，涂胶机转速200～7000转/分钟，涂胶厚0.5～2um。

(3)、能量程序文件形成

按掩模的设计数据，利用激光能量与刻写半径和刻写深度的关系计算激光能量，编写并编译成CLWS-300C/M极坐标激光直写设备的控制程序，形成能量程序文件。

(4)、激光曝光

选用CLWS-300C/M极坐标激光直写设备；将上述光刻胶版置于设备旋转台中心位置，调整光刻胶版中心与旋转台中心保持一致，开启激光直写设备，在能量程序文件的控制下实施对光刻胶版的自动曝光；激光直写设备的激光能量设定：100～800mW，工作半径设定：1～140mm。

(5)、显影

将完成曝光的光刻胶版放入显影液中显影；显影液型号：Microposit351，显影时间：10～60秒。

(6)、坚模

将显影后的光刻胶版置于真空干燥箱烘烤，温度：100～140℃，时间：20～40分钟；室温冷却。得到中心对称连续微结构衍射元件掩模。