[发明专利]宽波段光栅的反应离子束刻蚀方法

说明书

技术领域

本发明涉及光谱技术领域，具体涉及的一种宽波段全息光栅的反应离子束刻蚀方法。

背景技术

光谱仪器是进行光谱分析的基础设备，其应用领域遍及各行各业。光栅是光谱仪器的核心单元器件，光栅质量直接影响光谱仪器性能。衍射效率作为光栅主要性能指标，直接影响光谱仪器的信噪比、分辨率。光谱仪器行业期望获得一种在较宽光谱范围内（波段）均具有较高衍射效率的光栅，然而，由于光栅闪耀角对应特定闪耀波长的性质，普通光栅无法实现在较宽光谱范围内衍射效率均较高。宽波段光栅由于在同一基片上具有多个闪耀角或同一槽形上具有多个闪耀面，在较宽光谱范围内能够达到较高衍射效率，满足光谱仪器行业的需求。

目前，宽波段光栅的制作方法为机械刻划法，即利用刻划过程中刻划刀的旋转实现在同一光栅基片上制作不同闪耀角，利用此种方法的单位是日本日立公司；或利用双刃刻划刀在光栅基片上制作同一槽形上具有多个闪耀面的闪耀光栅，利用此种方法的单位为中科院长春光机所。但是，由于机械刻划法制作的光栅有鬼线、杂散光高等缺点，在应用上受到较大限制。利用全息-反应离子束刻蚀工艺制作宽波段光栅能够克服上述不足，国外工艺方面的研究正在进行，国内尚未开展此方面研究。

发明内容

本发明为解决现有采用机械刻划法制作的光栅存在有鬼线及杂散光高的缺点，并且存在光栅在使用时受到限制的问题，提供一种宽波段光栅的反应离子束刻蚀方法。

宽波段光栅的反应离子束刻蚀方法，包括以下步骤：

步骤一、将光栅基片放置在回转工作台上；所述回转工作台绕回转轴旋转，光栅基片刻线所在的平面与刻线方向平行于回转轴；

步骤二、在光栅基片上放置挡板，调整狭缝的宽度，所述狭缝宽度为a=W/3，W为光栅基片的宽度； 

步骤三、调整离子束方向与光栅基片表面成φ角，选取Ar气体2~6sccm，CHF₃气体0.5~1.5sccm，离子能量400eV，实现对光栅基片第一区域的刻蚀，形成闪耀角β₁；

步骤四、平移挡板至光栅基片的下一位置，选取Ar气体6~9sccm，CHF₃气体1.5~2.5sccm，离子能量400eV，实现对光栅基片第二区域的刻蚀，形成闪耀角β₂；

步骤五、继续平移挡板，选取Ar气体9~14sccm、CHF₃气体2.5~4.5sccm，离子能量400eV，实现对光栅基片第三区域的刻蚀，形成闪耀角β₃ ，实现对光栅基片的刻蚀；

所述的步骤四与步骤五中平移挡板的距离与狭缝的宽度相同。

本发明的有益效果：本发明涉及的宽波段光栅是指光栅刻线槽分布在平面基片上，刻线之间相互平行。首先在平面石英基片上采用全息曝光的方法制作成槽形是类矩形的光刻胶掩模，然后以它为基片进行反应离子束刻蚀。刻蚀后成为在同一基片上分三个区域，具有三种槽形为锯齿形的闪耀宽波段光栅。本发明的技术方案是采用分区刻蚀法，即在同一光栅基片上分三个区域刻蚀，形成三种对应不同波段的闪耀角，使得刻蚀后的宽波段光栅的在很大的光谱范围内均达到较高衍射效率。

附图说明

图1为本发明所述的宽波段光栅的反应离子束刻蚀方法应用的刻蚀机工作台示意图；

图2为本发明所述的宽波段光栅的反应离子束刻蚀方法中分区刻蚀示意图；

图3为本发明所述的宽波段光栅的反应离子束刻蚀方法的三种闪耀角的示意图；

图4为本发明所述的宽波段光栅反应离子束刻蚀方法的效果图；

图5中（a）、（b）和（c）采为采本发明所述的宽波段光栅反应离子束刻蚀方法形成三种闪耀角的效果图。

图中：1、离子束方向，2、φ角，3、挡板，4、刻线方向，5、光栅基片，6、回转工作台，7、回转轴，a、第一区域，b、第二区域，c、第三区域。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1至图3说明本实施方式，宽波段光栅的反应离子束刻蚀方法，该方法由以下步骤实现：

步骤一、宽波段光栅掩模石英基片的放置（如图1所示），是将槽形为类矩形的光刻胶掩模光栅基片5放置在一个回转工作台6上，此工作台可绕回转轴7回转，以实现离子束流与光栅基片5夹角的调整；宽波段光栅掩模刻线所在平面及刻线方向4平行于回转轴7。