[发明专利]一种采用Lift-Off原理制作光栅的方法

说明书

技术领域

本发明涉及光栅制作技术领域，尤其涉及一种采用Lift-Off原理制作光栅的方法。 

背景技术

光栅作为一种优良的色散元件，在光通信领域，光谱分析领域得到了广泛的运用。近年来，特别是光刻法全息光栅工艺的出现和完善，大大提高了光栅的制作效率和光栅质量。使光栅得以在更广泛的领域里发挥作用。

近年来光刻法制作全息光栅工艺得到大力的发展，光刻工艺和光栅复制工艺都在不断的完善，但目前依然存在一定的局限性。采用光刻法制作全息光栅的大致工艺流程为：涂胶——曝光——显影——刻蚀。为了提高光栅衍射效率，同时降低刻蚀难度，通常会在基底上镀多层介质膜，之后在涂胶、曝光、显影和刻蚀。采用这种先镀膜后刻蚀的光刻工艺，依然存在至少两类问题：一类是光刻深度不足，目前采用离子束等刻蚀技术刻蚀光栅，只有极少数材料可以刻蚀到理想深度，而对于大多数材料来说，要想刻蚀到理想的深度，技术难度都较大；另一类是有些膜料采用等离子束等刻蚀方法进行刻蚀，刻蚀速率很低，刻蚀困难。

美国专利局公告的专利《Blazed holographic grating, method for producing the same and replica grating》(《闪耀全息光栅，及复制光栅的方法》，专利号：US 7455957 B2)公开了一种复制光栅的方法，其复制过程是：先在母光栅表面喷涂上一层脱模剂，然后再在脱模层上镀一层金属膜；之后采用一种热塑性粘结剂将复制光栅基片和金属膜层粘结在一起；最后在脱模剂层上，将母光栅和复制光栅分开，得到所复制的光栅。这种复制光栅的方法主要运用在闪耀光栅上的复制，对于全息光栅的复制尚存在一些技术问题需要攻克，如母光栅凹槽刻蚀深度提高问题，以及凹槽深度提高后，母光栅和复制光栅分开困难等问题。 

发明内容

本发明提出一种采用Lift-Off原理制作光栅的方法，适用于全息光栅的复制，有利于增加膜层结构的设计及控制光栅衍射效率。

为达到上述目的，本发明所提出的技术方案为：一种采用Lift-Off原理制作光栅的方法，包括如下步骤：a）在一光栅基片上制作光刻胶全息光栅；b）采用镀膜沉积技术在光刻胶全息光栅的光栅面上镀介质膜层；c）洗除光刻胶层，留下沉积在光栅基片上的介质膜层，构成介质膜光栅；其特征在于：在镀膜沉积过程中，介质膜料垂直沉积于光刻胶全息光栅的光栅面上，且介质膜层厚度低于光刻胶全息光栅的光刻胶槽深。

进一步的，所述镀膜沉积技术为热蒸发镀膜结合离子束辅助沉积技术。

进一步的，所述介质膜层为单层或多层膜结构，膜料为金属膜或氧化物膜。

进一步的，所述金属膜为Cr、Ni、Ti、Al、Au或Cu等；所述氧化物膜为Si₃N₄、TiO₂或Ta₂O₅等。

进一步的，所述光刻胶全息光栅的光刻胶槽深大于100纳米，占空比为0.1~0.8。

进一步的，制作过程中，所述膜料及光栅基片温度均低于光刻胶的形变温度。

进一步的，步骤c）中，采用有机溶剂或等离子体对光刻胶层进行清洗去除；所述去除方式为浸泡法、喷涂法或超声波法。

进一步的，所述有机溶剂为四甲基氢氧化铵、氢氧化钠、氢氧化钾或丙酮；所述等离子体为氧等离子体。

进一步的，所述光栅基片采用低膨胀系数的光学抛光平片，如熔石英等光学材料。

进一步的，所制得的介质膜光栅为透射光栅或反射光栅。

本发明的有益效果：本发明采用Lift-Off原理（剥离技术）制作介质膜光栅，避免了一些硬质膜系材料的刻蚀，同时可以实现较深凹槽深度的介质膜光栅的制作，适用于全息光栅的复制，有利于增加膜层结构的设计及控制光栅衍射效率，提高了光栅制作效率。

附图说明

图1-3为本发明实施例一示意图；

图4-5为本发明实施例二结构示意图。

标记说明：1、光栅基片；2、光刻胶；3、膜料、3a、单层介质膜层；3b、多层介质膜层。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步说明。