[发明专利]一种衍射光学器件表面增透膜的镀膜方法

权利要求书

1.一种衍射光学器件表面增透膜的镀膜方法，其特征在于，采用原子层沉积镀膜方法，在衍射光学器件不同表面制备具有相同薄膜堆积顺序和薄膜沉积厚度的多层膜，具体包括如下步骤：

步骤1，选择组成增透膜的高折射率膜层材料和低折射率膜层材料，并分别确定原子层沉积生长所述高折射率膜层材料和低折射率膜层材料的化学反应源材料；

步骤2，在测试基板上利用原子层沉积方法分别镀制高折射率膜层和低折射率膜层，分别确定高折射率膜层和低折射率膜层的镀膜厚度与镀膜周期的关系，以及各膜层的折射率色散；

步骤3，根据所述高折射率膜层和低折射率膜层的折射率色散，设计增透膜的膜系结构，使衍射光学器件在工作波长具有目标透过率；所述膜系结构包括膜层的总层数，以及从基板到空气之间的各个膜层的材料以及各个膜层的厚度；

步骤4，根据所述膜系结构中每个膜层的厚度，以及所述镀膜厚度和镀膜周期的关系，计算所述膜系结构中每个膜层的镀膜周期；

步骤5，根据所述膜系结构，优化调整衍射光学器件的微结构参数，并在衍射光学器件基板上制备衍射光学器件微结构；所述优化调整衍射光学器件的微结构参数具体为：若所述膜系结构的总厚度为d，则所制备的所述微结构的初始台阶宽度增加2d，且所制备的微结构的初始台阶宽度比不包含所述膜系结构的微结构的台阶宽度减少2d；步骤6，使用所述化学反应源材料在衍射光学器件基板的多个表面同时镀制薄膜，膜层的制备顺序和步骤3所确定的从基板到空气之间的膜层排列顺序一致，每个膜层的镀膜周期由步骤4确定。

2.根据权利要求1所述的一种衍射光学器件表面增透膜的镀膜方法，其特征在于，所述步骤2包括以下步骤：

步骤21，优化原子层沉积镀膜工艺参数，使原子层沉积镀制的薄膜在微结构表面均匀覆盖生长；

步骤22，选择光学常数和薄膜的光学常数差异大于设定阈值的基板作为测试基板，且测试基板为单面抛光；

步骤23，利用优化的镀膜工艺参数，在测试基板的抛光表面制备不同原子层沉积镀膜周期的薄膜膜层；

步骤24，利用椭圆偏振光谱仪分别测量不同原子层沉积周期制备的膜层的椭圆偏振光谱；

步骤25，建立膜层的物理模型，反演计算椭圆偏振光谱，计算膜层的厚度和折射率色散关系，根据不同原子层沉积周期制备的膜层的厚度，建立膜层的镀膜厚度和镀膜周期的关系。

3.根据权利要求2所述的一种衍射光学器件表面增透膜的镀膜方法，其特征在于，所述步骤21包括对原子层沉积镀膜效果的检测和判断，并通过以下步骤实现：在深刻蚀微结构上进行原子层沉积镀制薄膜，利用扫描电子显微镜或透射电子显微镜测量镀膜后深刻蚀微结构表面生长的薄膜结构，判断使用的镀膜工艺参数是否能够实现薄膜在微结构表面共形生长；如果能，则说明该镀膜工艺参数达到要求；如果不能，则继续优化该镀膜工艺参数。

4.根据权利要求2所述的一种衍射光学器件表面增透膜的镀膜方法，其特征在于，

步骤25中，根据不同原子层沉积周期制备的膜层的厚度，通过线性拟合建立膜层的镀膜厚度和镀膜周期的关系。

5.根据权利要求1所述的一种衍射光学器件表面增透膜的镀膜方法，其特征在于：所述优化调整衍射光学器件的微结构参数包括调整微结构中凹凸位置的横向尺寸。

6.根据权利要求1所述的一种衍射光学器件表面增透膜的镀膜方法，其特征在于，所述步骤6中所述的镀制薄膜为利用交替进入镀膜真空室的两种反应气体分子在衍射光学器件基板表面不同区域上饱和化学吸附，并发生化学反应，进而生成对应的膜层。