一种采用lift-off原理制作方形光栅的方法技术

本发明专利技术涉及一种采用lift‑off原理制作方形光栅的方法，包括以下依序进行的步骤：①对方形基片进行清洁；②真空旋转涂胶，使用真空涂胶机对方形基片进行涂胶，胶液通过旋转离心力均匀分散涂抹在方形基片表面；③热板平移烘干，在真空环境下采用平行基片的热板对完成步骤②的方形基片的胶液进行烘干；④对完成步骤③的基片进行全息曝光和显影；⑤ICP刻蚀，对完成步骤④的基片进行刻蚀；⑥镀膜，使用镀膜夹具夹住方形基片，在镀膜机中对完成步骤⑤的基片进行镀膜；⑦胶合，对完成步骤⑥后的基片进行紫外胶胶合；⑧分离，紫外固化结束后，采用子母光栅分离装置将母光栅和子光栅基片进行分离。

【技术实现步骤摘要】
一种采用lift-off原理制作方形光栅的方法
本专利技术涉及一种采用lift-off原理制作方形光栅的方法，属于光栅加工领域。
技术介绍
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。采用这种全息工艺，依然存在至少两类问题，一类是采用离子束刻蚀的方法进行刻蚀，刻蚀速率很低，生产效率低下。另一类问题是该工艺的稳定性较差，导致产品的稳定性较差。美国专利局公告的专利《Blazedholographicgrating,methodforproducingthesameandreplicagrating》(《闪耀全息光栅，及复制光栅的方法》，专利号：US7455957B2)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，但这种复制光栅的方法需要先在母光栅上喷涂一层脱膜剂，脱膜剂的使用，容易污染模板光栅及所镀的膜层，长期会导致光栅母版质量的下降。并且按照这种复制方法，需要将复制后的光栅按照实际使用的尺寸进行切割，对于小数量的光栅需求来说，按照这种复制后再切割的工艺，不会造成太大的时间浪费，但是对于大批量的光栅需求来说，切割过程所占用的时间，对于光栅的生产效率来说，影响明显。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种采用lift-off原理制作方形光栅的方法。该采用lift-off原理制作方形光栅的方法可以有效提高方形基片光栅的加工精度和加工质量，提高生产合格率。本专利技术提出一种采用Lift-Off原理制作光栅的方法，适用于全息光栅的复制，有利于控制光栅衍射效率及产品生产效率。一种采用lift-off原理制作方形光栅的方法，包括以下依序进行的步骤：①对方形基片进行清洁；②真空旋转涂胶，使用真空涂胶机对方形基片进行涂胶，胶液通过旋转离心力均匀分散涂抹在方形基片表面；③热板平移烘干，在真空环境下采用平行基片的热板对完成步骤②的方形基片的胶液进行烘干；④对完成步骤③的基片进行全息曝光和显影；⑤ICP刻蚀，对完成步骤④的基片进行刻蚀；⑥镀膜，使用镀膜夹具夹住方形基片，在镀膜机中对完成步骤⑤的基片进行镀膜；⑦胶合，对完成步骤⑥后的基片进行紫外胶胶合；⑧分离，紫外固化结束后，采用子母光栅分离装置将母光栅和子光栅基片进行分离。其中，所述子母光栅分离装置包括冷冻室以及设置于冷冻室内的分离钳，所述分离钳包括主升降平台以及安装在主升降平台上的子光栅载物台和母光栅载物台，所述子光栅载物台包括子光栅二维位移台、与子光栅二维位移台连接的子光栅升降台、一子光栅基片夹持器设置于子光栅载物台上，所述母光栅载物台包括六自由度PI并联微动平台和与六自由度PI并联微动平台连接的母光栅二维位移台，一母光栅夹持器设置于母光栅载物台上，六自由度PI并联微动平台可实现对母光栅的六个方向的精确微调。其中，所述母光栅和子光栅基片的分离包括以下依序进行的步骤：S-1：向冷冻室中注入一定量冷却液；S-2：通过子光栅二维位移台和子光栅升降台调节光栅基片夹持器的位置并通过六自由度PI并联微动平台和母光栅二维位移台调节母光栅夹持器的位置，将紫外固化结束后的紫外胶光栅采用子光栅基片夹持器夹持住子光栅基片的一侧，采用母光栅夹持器夹持住母光栅的一侧；S-3：调节主升降平台高度，使紫外固化结束后的紫外胶光栅整体浸入冷却液中；S-4：通过子光栅二维位移台和子光栅升降台调节光栅基片夹持器的位置并通过六自由度PI并联微动平台和母光栅二维位移台调节母光栅夹持器的位置，使子光栅基片夹持器与母光栅夹持器分离，带动母光栅和子光栅基片的分离。其中，所述紫外胶胶合的方法为：在母光栅上沉积金属膜层，调整镀膜速率为15nm/min，镀膜时间为6min，镀膜结束后，然后将0.5ml紫外固化胶均匀涂布在镀膜后的母光栅上形成紫外固化胶层，取一片清洁干净的6mm的子光栅基片，盖在紫外固化胶层上，并轻轻按压，将多余的紫外固化胶排出，待紫外胶不再排出时，进行紫外固化，调整紫外线光源的功率为1mW，控制固化时间为2小时。其中，采用紫外胶固化装置在母光栅上镀膜沉积金属膜层，所述紫外胶固化装置包括紫外线光源以及位于紫外线光源下方的固化机构；所述固化机构包括固设在传输带上的载物平台以及导向条，所述载物平台滑动设置在导向条上；所述导向条两侧紧贴载物平台两侧固定设置有柔性刮胶条。其中，所述真空涂胶机包括座体、罩体、涂胶装置和抽真空装置；所述座体包括支撑台、升降台和设置在升降台上可吸附基片的转盘；第一转盘由一电机驱动转动；所述罩体由一第一液压驱动装置驱动升降，罩体底部可与支撑台密封配合；罩体上设置有进气阀；所述涂胶装置包括进胶管和设置在进胶管一端的出胶口；所述出胶口设置在罩体内且位于第一转盘中心上方；所述进胶管一端密封滑动穿入罩体内，另一端连通一进胶装置；所述抽真空装置包括设置在罩体外的抽真空泵和抽真空管；抽真空管一端连接抽真空泵，另一端固定在罩体上且连通罩体内空间。其中，所述支撑台上设置有一与升降台配合的凹槽；升降台由一设置在凹槽底部的第二液压驱动装置驱动升降，使升降台的位置可在凹槽内外切换；所述凹槽顶部设置有开合板；开合板与凹槽密封配合，开合板上设置有可缓慢向凹槽内漏气的单向稳压阀。其中，所述支撑台上设置有卡槽；卡槽内设置有密封垫片；卡槽与罩体下端密封配合；所述镀膜夹具包括圆盘夹具以及中空的圆环夹具；所述圆盘夹具上端面绕圆心均匀设置四个贯穿圆盘夹具的方形通槽；方形通槽内壁设置有凸起；所述方形通槽一侧设置有弧形槽；位于同侧的两方形通槽通过一矩形槽连通；所述圆盘夹具可拆卸连接于圆环夹具上；所述圆环夹具的空心圆与方形通槽相对；所述圆环夹具通过螺丝与机箱顶部螺纹连接。其中，所述圆环夹具上端面绕圆心均匀设置多个贯穿圆环夹具的螺钉紧固槽；一螺钉依次穿过圆盘夹具的螺孔以及所述螺钉紧固槽使圆盘夹具和圆环夹具卡接。其中，所述镀膜夹具还包括拆取装置；所述拆取装置包括依次连接的第三液压驱动装置、“L型”的连接架以及固定块；所述固定块上端面设置有第一电机；所述第一电机的转轴与一四爪支架中心连接；所述四爪支架的爪子末端均设置有第四液压驱动装置；所述圆盘夹具外壁均匀设置有四个卡槽；第四液压驱动装置的液压杆与卡槽相对应设置；所述拆取装置还包括第二电机以及固定第二电机的工作台；所述第二电机的转轴连接有固定桩；所述固定桩一侧与第三液压驱动装置连接。本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术采用热板对基片涂胶进行烘干，可以保障烘干的均匀和快速。2、本专利技术的真空涂胶机对方形基片进行涂胶，可以排除空气对基片涂胶的影响，使方形基片涂胶更均匀。3、本专利技术的真空涂胶机设置有可升降的罩体，可以方便的使基片位置的空间形成密闭空间，方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用lift‑off原理制作方形光栅的方法，其特征在于：包括以下依序进行的步骤：①对方形基片进行清洁；②真空旋转涂胶，使用真空涂胶机对方形基片进行涂胶，胶液通过旋转离心力均匀分散涂抹在方形基片表面；③热板平移烘干，在真空环境下采用平行基片的热板对完成步骤②的方形基片的胶液进行烘干；④对完成步骤③的基片进行全息曝光和显影；⑤ICP刻蚀，对完成步骤④的基片进行刻蚀；⑥镀膜，使用镀膜夹具夹住方形基片，在镀膜机中对完成步骤⑤的基片进行镀膜；⑦胶合，对完成步骤⑥后的基片进行紫外胶胶合；⑧分离，紫外固化结束后，采用子母光栅分离装置(3)将母光栅(7)和子光栅基片(9)进行分离。

【技术特征摘要】
1.一种采用lift-off原理制作方形光栅的方法，其特征在于：包括以下依序进行的步骤：①对方形基片进行清洁；②真空旋转涂胶，使用真空涂胶机对方形基片进行涂胶，胶液通过旋转离心力均匀分散涂抹在方形基片表面；③热板平移烘干，在真空环境下采用平行基片的热板对完成步骤②的方形基片的胶液进行烘干；④对完成步骤③的基片进行全息曝光和显影；⑤ICP刻蚀，对完成步骤④的基片进行刻蚀；⑥镀膜，使用镀膜夹具夹住方形基片，在镀膜机中对完成步骤⑤的基片进行镀膜；⑦胶合，对完成步骤⑥后的基片进行紫外胶胶合；⑧分离，紫外固化结束后，采用子母光栅分离装置(3)将母光栅(7)和子光栅基片(9)进行分离。2.如权利要求1所述的采用lift-off原理制作方形光栅的方法，其特征在于：所述子母光栅分离装置(3)包括冷冻室(31)以及设置于冷冻室(31)内的分离钳(32)，所述分离钳(32)包括主升降平台(320)以及安装在主升降平台(320)上的子光栅载物台和母光栅载物台，所述子光栅载物台包括子光栅二维位移台(321)、与子光栅二维位移台(321)连接的子光栅升降台(322)、一子光栅基片夹持器(323)设置于子光栅载物台上，所述母光栅载物台包括六自由度PI并联微动平台(324)和与六自由度PI并联微动平台(324)连接的母光栅二维位移台(325)，一母光栅夹持器(326)设置于母光栅载物台上，六自由度PI并联微动平台(324)可实现对母光栅(7)的六个方向的精确微调。3.如权利要求2所述的采用lift-off原理制作方形光栅的方法，其特征在于：所述紫外胶胶合的方法为：在母光栅（7）上沉积金属膜层（8），调整镀膜速率为15nm/min，镀膜时间为6min，镀膜结束后，然后将0.5ml紫外固化胶均匀涂布在镀膜后的母光栅（7）上形成紫外固化胶层（107），取一片清洁干净的6mm的子光栅基片（9），盖在紫外固化胶层（107）上，并轻轻按压，将多余的紫外固化胶排出，待紫外胶不再排出时，进行紫外固化，调整紫外线光源（101）的功率为1mW，控制固化时间为2小时。4.如权利要求3所述的采用lift-off原理制作方形光栅的方法，其特征在于：采用紫外胶固化装置在母光栅（7）上镀膜沉积金属膜层（8），所述紫外胶固化装置包括紫外线光源（101）以及位于紫外线光源（101）下方的固化机构（102）；所述固化机构（102）包括固设在传输带（103）上的载物平台（104）以及导向条（105），所述载物平台（104）滑动设置在导向条（105）上；所述导向条（105）两侧紧贴载物平台（104）两侧固定设置有柔性刮胶条（106）。5.如权利要求1所述的采用lift-off原理制作方形光栅的方法，其特征在于：所述母光栅(7)和子光栅基片(9)的分离包括以下依序进行的步骤：S3-1：向冷冻室中(31)注入一定量冷却液；S3-2：通过子光栅二维位移台(321)和子光栅升降台(322)调节光栅基片夹持器(323)的位置并通过六自由度PI并联微动平台(324)和母光栅二维位移台(325)调节母光栅夹持器(326)的位置，将紫外固化结束后的紫外胶光栅采用子光栅基片夹持器(323)夹持住子光栅基片(9)的一侧，采用母光栅夹持器(326)夹持住母光栅(7)的一侧；S3-3：调节主升降平台(320)高度，使紫外固化结束后的紫外胶光栅整体浸入冷却液中；S3-4：通过子光栅二维位移台(321)和子光栅升降台(322)调节光栅基片夹持器(323)的位置并通过六自由度PI并联微动平台(324)和母光栅二维位移台(325)调节母光栅夹持器(326)的位置，使子光栅基片夹持器(323)与母光栅夹持器(326)分离...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁万国，李广伟，张新汉，陈怀熹，缪龙，冯新凯，邹小林，
申请(专利权)人：福建中科晶创光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35