專利名稱：閃耀凸面光柵的反應(yīng)離子束蝕刻方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及閃耀凸面光柵的加工技術(shù)，特別是涉及一種閃耀凸面光柵的反應(yīng)離子 束蝕刻方法。
背景技術(shù)：
凸面光柵應(yīng)用于同心色散光學(xué)系統(tǒng)，如Offner結(jié)構(gòu)成像光譜儀。與凹面光柵結(jié)構(gòu) 相比，凸面光柵同心色散光學(xué)系統(tǒng)除了具有更好的像質(zhì)外，最大的優(yōu)點就是凸面光柵容易 制成閃耀光柵，使得系統(tǒng)的光譜響應(yīng)可以根據(jù)使用條件設(shè)計。也就是它可以將光強集中在 某個使用光波波段范圍內(nèi)。美國的NASA所屬噴氣動力實驗室在制作這類凸面光柵方面具有領(lǐng)先地位，已經(jīng) 制作了 一些可見光波段和近紅外波段的凸面光柵。但是在光柵制作工藝方面的研究仍然未 成熟。國內(nèi)尚未對這種工藝進行過研究。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述已有技術(shù)的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種閃耀凸面光柵 的反應(yīng)離子束蝕刻方法。這是一種采用反應(yīng)離子束蝕刻技術(shù)加工閃耀凸面光柵的方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種閃耀凸面光柵的反應(yīng)離子束蝕刻方法，包括以下步驟步驟一、凸面光柵掩模石英基片的放置；步驟二、若凸面光柵掩模石英基片的球半徑為R，要制成的閃耀凸面光柵的閃耀角 為θ，則將離子束方向與光柵頂點處刻線所在平面成θ角；步驟三、制作蝕刻狹縫；步驟四、狹縫的放置；步驟五、蝕刻凸面光柵。所述步驟一中，凸面光柵掩模石英基片的放置，是將槽形為正弦型的凸面光柵掩 模石英基片放置在一個回轉(zhuǎn)工作臺上，球心在回轉(zhuǎn)工作臺的回轉(zhuǎn)軸上；凸面光柵掩模頂點 處刻線所在平面經(jīng)過回轉(zhuǎn)軸，其余刻線所在平面平行于回轉(zhuǎn)軸。所述步驟三中，所述的狹縫是一個二次錐面，寬度《 = 2i SingSii^，長度由凸面光 柵掩模石英基片外形尺寸決定，只要大于基片外形尺寸即可。所述步驟四中，所述狹縫到凸面光柵掩模石英基片的頂點的距離大于 11/9
iisini-狹縫的上下圓弧線與凸面光柵掩模石英基片頂點的圓弧刻線有相同回 轉(zhuǎn)中心軸。所述步驟五中，蝕刻區(qū)域為相對于角度■？的凸面光柵掩模圓弧面上的光柵刻線。蝕
3刻完成后由回轉(zhuǎn)工作臺旋轉(zhuǎn)I角度再進行第二次蝕刻，直到凸面光柵掩模的整個圓弧面全 部蝕刻結(jié)束為止。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果可以是本發(fā)明涉及的凸面光柵是指光柵刻線槽分布在凸球面的表面上，刻線之間互相平 行。首先在凸球面的石英基片上采用掩模光刻的方法制作成槽形是正弦型的凸面光柵掩 模，然后以它為基片進行離子束蝕刻。蝕刻以后成為槽形為鋸齒形的閃耀凸面光柵。本發(fā)明的技術(shù)方案是采用分段蝕刻法，也就是對槽形為正弦型的凸面光柵掩模石 英基片進行分段離子束蝕刻，使得蝕刻后的閃耀凸面光柵的閃耀角理論相對誤差為0. 1。


圖Ia為閃耀凸面光柵的反應(yīng)離子束蝕刻的第一加工示意圖。圖Ib為閃耀凸面光柵的反應(yīng)離子束蝕刻的第二加工示意圖。圖2為凸面光柵掩模石英基片。它是采用掩模光刻的方法，在凸面光柵石英基片 上，制作成具有光刻膠正弦形槽的凸面光柵掩模。圖3為閃耀凸面光柵。它是凸面光柵掩模石英基片經(jīng)過離子束蝕刻后，在凸面光 柵石英基片的凸球面上形成鋸齒形槽形的閃耀凸面光柵。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的具體實施方式
做進一步詳細的說明，但不應(yīng)以 此限制本發(fā)明的保護范圍。閃耀凸面光柵反應(yīng)離子束蝕刻方法的設(shè)計步驟是1、凸面光柵掩模石英基片的放置。將槽形為正弦型的凸面光柵掩模石英基片放置 在一個回轉(zhuǎn)工作臺上，球心在回轉(zhuǎn)工作臺的回轉(zhuǎn)軸上。凸面光柵掩模頂點處刻線所在平面 經(jīng)過回轉(zhuǎn)軸，其余刻線所在平面平行于回轉(zhuǎn)軸。2、假如凸面光柵掩模石英基片的球半徑為R，要制成的閃耀凸面光柵的閃耀角為 θ，那么將離子束方向與光柵頂點處刻線所在平面成θ角。3、制作蝕刻狹縫。狹縫是一個二次錐面，寬度《 = 2i SingSin0，長度由凸面光柵 掩模石英基片外形尺寸決定，只要大于基片外形尺寸即可。4、狹縫的放置。狹縫到凸面光柵掩模石英基片的頂點的距離大于 11/9
i sini-Asir^;狹縫的上下圓弧線與凸面光柵掩模石英基片頂點的圓弧刻線有相同回 轉(zhuǎn)中心軸。5、蝕刻凸面光柵。蝕刻區(qū)域為相對于角度*的凸面光柵掩模圓弧面上的光柵刻線。
蝕刻完成后由回轉(zhuǎn)工作臺旋轉(zhuǎn)I角度再進行第二次蝕刻，直到凸面光柵掩模的整個圓弧面 全部蝕刻結(jié)束為止。采用以上5個步驟就可以蝕刻出設(shè)計者需要的閃耀凸面光柵，并且閃耀角理論相
4對誤差為0. 1。下面接合附圖進行說明。本發(fā)明的具體步驟如下1、如圖la，將槽形為正弦型的凸面光柵掩模石英基片Σ放置在一個回轉(zhuǎn)工作臺 上，球心0在回轉(zhuǎn)工作臺的回轉(zhuǎn)軸X軸上。凸面光柵掩模石英基片的頂點A處刻線所在平 面經(jīng)過回轉(zhuǎn)軸X軸，其余刻線所在平面平行于回轉(zhuǎn)軸X軸。2、如圖lb，假如凸面光柵掩模石英基片的球半徑為R，要制成的閃耀凸面光柵的 閃耀角為θ，那么將離子束方向與光柵頂點A處刻線所在平面成θ角。3、制作蝕刻狹縫r。狹縫r是一個二次錐面如圖la，Y軸是二次錐面旋轉(zhuǎn)軸。二 次錐面方程為

寬度為α 二 2i singsin0，長度由凸面光柵掩模石英基片外形尺寸決定，只要大于
基片外形尺寸即可。4、狹縫的放置如下 使狹縫到凸面光柵的頂點A的距離δ 使狹縫的上下圓弧線與凸面光柵掩模石英基片頂點的圓弧刻線有相同回轉(zhuǎn)中心 軸，即Y軸。5、蝕刻凸面光柵。蝕刻區(qū)域為相對于角度*的凸面光柵掩模圓弧面上的光柵刻線
如圖1(b)。蝕刻完成后由回轉(zhuǎn)工作臺旋轉(zhuǎn)*角度再進行第二次蝕刻，直到凸面光柵掩模的 整個圓弧面全部蝕刻結(jié)束為止。如圖2所示，光刻膠正弦形槽2，是采用光刻的方法得到的。具體步驟是在凸面 光柵石英基片上鍍上一層可用來記錄位相信息的光刻膠薄膜，接著放入光學(xué)干涉系統(tǒng)中曝 光，然后再放入顯影液中顯影，形成光刻膠正弦形槽。如圖3所示，鋸齒形槽3，是指在符合要求的正弦型槽光柵掩模制備完成的基礎(chǔ) 上，采用本發(fā)明的方法，通過離子束蝕刻將其轉(zhuǎn)移到光柵基底材料中。其原理是當(dāng)離子束 蝕刻方向與凸面光柵掩模石英基片上的光刻膠正弦形槽成一個角度時，由于石英基片上各 點的光刻膠厚度不一樣，在光刻膠全部刻完時，在石英基片上刻蝕出的光柵截面為鋸齒槽 形。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用來限定本發(fā)明的實施范圍。任何 所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動與 潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當(dāng)視權(quán)利要求書所界定范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種閃耀凸面光柵的反應(yīng)離子束蝕刻方法，特征在于該蝕刻方法包括以下步驟步驟一、凸面光柵掩模石英基片的放置；步驟二、若凸面光柵掩模石英基片的球半徑為R，要制成的閃耀凸面光柵的閃耀角為θ，則將離子束方向與光柵頂點處刻線所在平面成θ角；步驟三、制作蝕刻狹縫；步驟四、狹縫的放置；步驟五、蝕刻凸面光柵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蝕刻方法，特征在于所述步驟一中，凸面光柵掩模石英基片 的放置，是將槽形為正弦型的凸面光柵掩模石英基片放置在一個回轉(zhuǎn)工作臺上，球心在回 轉(zhuǎn)工作臺的回轉(zhuǎn)軸上；凸面光柵掩模頂點處刻線所在平面經(jīng)過回轉(zhuǎn)軸，其余刻線所在平面 平行于回轉(zhuǎn)軸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蝕刻方法，特征在于所述步驟三中，所述的狹縫是一個二次 錐面，寬度《 =，長度由凸面光柵掩模石英基片外形尺寸決定，只要大于基片外 形尺寸即可。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蝕刻方法，特征在于所述步驟四中，所述狹縫到凸面光柵掩1 \θ模石英基片的頂點的距離大于Wsin…狹縫的上下圓弧線與凸面光柵掩模石英 基片頂點的圓弧刻線有相同回轉(zhuǎn)中心軸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蝕刻方法，特征在于所述步驟五中，蝕刻區(qū)域為相對于角度*的凸面光柵掩模圓弧面上的光柵刻線。蝕刻完成后由回轉(zhuǎn)工作臺旋轉(zhuǎn)*角度再進行第二次 蝕刻，直到凸面光柵掩模的整個圓弧面全部蝕刻結(jié)束為止。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種閃耀凸面光柵的反應(yīng)離子束蝕刻方法，包括以下步驟步驟一、凸面光柵掩模石英基片的放置；步驟二、若凸面光柵掩模石英基片的球半徑為R，要制成的閃耀凸面光柵的閃耀角為θ，則將離子束方向與光柵頂點處刻線所在平面成θ角；步驟三、制作蝕刻狹縫；步驟四、狹縫的放置；步驟五、蝕刻凸面光柵。本發(fā)明的技術(shù)方案是采用分段蝕刻法，也就是對槽形為正弦型的凸面光柵掩模石英基片進行分段離子束蝕刻，使得蝕刻后的閃耀凸面光柵的閃耀角理論相對誤差為0.1。
文檔編號G02B5/18GK101900844SQ201010169360
公開日2010年12月1日 申請日期2010年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月7日
發(fā)明者倪爭技, 孫劉杰, 莊松林, 張大偉, 徐邦聯(lián), 朱冬月, 黃元申 申請人:上海理工大學(xué)