一种大面积金属光栅的制备方法及制备系统技术方案

本发明专利技术公开了一种大面积金属光栅的制备方法及制备系统。本发明专利技术公开的大面积金属光栅的制备方法包括步骤：在石英基底上涂布光刻胶并烘干；获取光刻胶光栅掩膜；腐蚀所述石英基底上的石英，在所述石英基底上制作出石英光栅；在所述石英光栅的槽底制作一层电铸所需的金属种子层；腐蚀所述光刻胶，去除所述光刻胶光栅掩膜；将所述槽底设置有所述金属种子层的石英光栅浸入电铸液进行电铸；对电铸处理后的石英光栅用去离子水冲洗并吹干；将所述石英光栅浸入腐蚀液，腐蚀掉石英，将金属光栅剥离出来。本发明专利技术公开的一种大面积金属光栅的制备方法和制备系统能实现大面积金属光栅的制备。

Preparation method and preparation system of large area metal grating

The invention discloses a large area metal grating preparation method and a preparation system. The preparation method of the large area metal grating disclosed by the invention includes steps: coating the quartz substrate on the quartz substrate and drying, obtaining the photoresist grating mask, corroding the quartz on the quartz substrate, making the quartz gratings on the quartz substrate, and making a layer of metal needed for the electroforming at the bottom of the quartz grating. Sublayer; corrode the photoresist, remove the photoresist raster mask, immerse the quartz grating with the metal seed layer at the bottom of the trough into electroforming; the quartz grating after the electroforming is washed and dried with deionized water; the quartz gratings are immersed in corrosion liquid and corroded to quartz, and metal gratings are used. Peeling out. The invention discloses a large area metal grating preparation method and a preparation system, which can realize large area metal grating preparation.

【技术实现步骤摘要】
一种大面积金属光栅的制备方法及制备系统
本专利技术涉及成像
，特别涉及一种大面积金属光栅的制备方法及制备系统。
技术介绍
金属光栅的传统制备方法包括LIGA(lithographie,galvanoformungundabformung；光刻，电镀和铸造(工艺))、准LIGA、电子束光刻、离子束刻蚀及DRIE(DeepReactiveIonEtching，深反应离子刻蚀)-电铸等方法。在现有技术中，制作面积超过(80～100)2mm2的光栅难度非常高，例如采用静态全息干涉会面临光栅边缘区域性能差的问题，采用电子束光刻存在加工效率低、成本昂贵的问题等等。传统方法因其效率低、光刻胶结构差等问题无法制备大面积、形貌良好的金属光栅，而为了制备大面积金属光栅采用的纳米压印加拼接等技术，又存在着拼接处难以保证精确对准等缺陷。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术存在的缺陷，本专利技术采用以下技术方案：一方面，本专利技术实施例提供了一种大面积金属光栅的制备方法，包括步骤：在石英基底上涂布光刻胶并烘干；获取光刻胶光栅掩膜；腐蚀所述石英基底上的石英，在所述石英基底上制作出石英光栅；在所述石英光栅的沟槽的槽底制作一层电铸所需的金属种子层；腐蚀所述光刻胶，去除所述光刻胶光栅掩膜；将所述槽底设置有所述金属种子层的石英光栅浸入电铸液进行电铸；对电铸处理后的石英光栅用去离子水冲洗并吹干；将所述石英光栅浸入腐蚀液，腐蚀掉石英，将金属光栅剥离出来。在一些实施例中，所述获取光刻胶光栅掩膜具体为：用扫描干涉场系统在光刻胶上曝光出条纹，并显影，得到光刻胶光栅掩膜。在一些实施例中，采用湿法刻蚀系统，以缓冲氢氟酸腐蚀石英，在基底上制作出石英光栅。在一些实施例中，所述石英光栅的沟槽的深度是通过控制刻蚀时间来控制，和/或，所述石英光栅的沟槽的形状为矩形槽。在一些实施例中，采用溅镀系统在石英光栅槽底制作一层电铸所需的金属种子层。在一些实施例中，采用湿法刻蚀系统，以丙酮腐蚀所述光刻胶，去除光刻胶光栅掩膜。在一些实施例中，通过电铸系统进行电铸，所述电铸系统包括：阳极阵列，以及与所述阳极阵列连接的滑动变阻器阵列；所述滑动变阻器阵列包括多个滑动变阻器，所述多个滑动变阻器相互并联。在一些实施例中，所述步骤：将所述槽底设置有所述金属种子层的石英光栅浸入电铸液进行电铸，还包括步骤：对进行电铸的所述石英光栅的电铸厚度进行监测。在一些实施例中，所述监测是通过监测系统进行监测，所述监测系统包括：入射激光阵列，功率计探头阵列以及功率计显示设备；所述入射激光阵列，可发出激光，所述激光可入射至所述石英光栅；所述功率计探头阵列，检测所述入射激光阵列发射至所述石英光栅后的衍射光的功率；所述功率计显示设备，对所述功率计探头阵列检测的衍射光的功率进行显示。另一方面，本专利技术实施例还提供了一种大面积金属光栅的制备系统。所述大面积金属光栅的制备系统包括：扫描干涉场系统，湿法刻蚀系统，溅镀系统和电铸系统；所述扫描干涉场系统，可在光刻胶上曝光出条纹，并显影，得到光刻胶光栅掩膜；所述湿法刻蚀系统，可对石英基底和光刻胶通过腐蚀液进行腐蚀；所述溅镀系统，可在石英光栅槽底制作一层电铸所需的金属种子层；所述电铸系统，可对浸入电铸液的石英光栅进行电铸。本专利技术的技术效果：本专利技术公开的大面积金属光栅的制备方法，通过在石英基底上涂布光刻胶并烘干；获取光刻胶光栅掩膜；制作出石英光栅；将所述槽底设置有所述金属种子层的石英光栅浸入电铸液进行电铸；对电铸处理后的石英光栅用去离子水冲洗并吹干；将所述石英光栅浸入腐蚀液，腐蚀掉石英，将金属光栅剥离出来等步骤，可以从石英光栅上分离出大面积的金属光栅，能够实现大面积金属光栅的制作。本专利技术公开的大面积金属光栅的制备系统，通过采用扫描干涉场系统和湿法刻蚀系统，能够实现大面积石英光栅的制作，通过采用扫描干涉场系统对基底上涂布的光刻胶进行曝光，相比于静态曝光方式可以制备更大尺寸的光栅。附图说明图1是根据本专利技术一个实施例的一种大面积金属光栅的制备方法流程示意图；图2是根据本专利技术一个实施例的一种大面积金属光栅的制备系统的示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，而不构成对本专利技术的限制。扫描干涉场曝光技术是一种通过将干涉场条纹扫描到光刻胶上从而实现曝光的方法，解决了静态干涉场曝光中基底尺寸受制于透镜口径的问题。扫描干涉场曝光从理论上可知工作台运动范围有多大，能够曝光的基底尺寸就有多大。在线监测是在光栅的曝光、显影、刻蚀过程中，采用测量衍射效率的方法探知光刻胶或光栅形貌结构的实时变化，从而能够精确地在某一特定时刻结束曝光、显影、刻蚀，得到所需结构的光栅。在进行电铸时，随着金属在石英沟槽中不断沉积，沟槽的深度逐渐变小，光栅的衍射效率随着沟槽深度的减小会呈现周期性变化，因而可以利用在线监测的方法实时探知光栅上不同部分金属电沉积的速率，结合电铸电流的调控就能够实现大面积金属光栅的均匀电铸。大面积金属光栅，一般可指面积超过(80～100)2mm2的金属光栅。在专利技术人所了解的现有技术中，制作面积超过(80～100)2mm2的光栅难度非常高的，例如采用静态全息干涉会面临光栅边缘区域性能差的问题，采用电子束光刻虽然能保证整个光栅区域性能良好，但存在加工效率低、成本昂贵的问题等等。参考图1所示，示意出了根据本专利技术一个实施例的大面积金属光栅的制备方法，本专利技术实施例提供的大面积金属光栅的制备方法包括步骤：S1，在石英基底上涂布光刻胶并烘干；S2，获取光刻胶光栅掩膜；S3，腐蚀所述石英基底上的石英，在所述石英基底上制作出石英光栅；S4，在所述石英光栅的沟槽的槽底制作一层电铸所需的金属种子层；S5，腐蚀所述光刻胶，去除所述光刻胶光栅掩膜；S6，将所述槽底设置有所述金属种子层的石英光栅浸入电铸液进行电铸；S7，对电铸处理后的石英光栅用去离子水冲洗并吹干；S8，将所述石英光栅浸入腐蚀液，腐蚀掉石英，将金属光栅剥离出来。在一些实施例中，所述步骤S2：获取光刻胶光栅掩膜，具体为：用扫描干涉场系统在光刻胶上曝光出条纹，并显影，得到光刻胶光栅掩膜。在一些实施例中，所述步骤S3：腐蚀所述石英基底上的石英，在所述石英基底上制作出石英光栅，具体为：采用湿法刻蚀系统，以BHF(BufferedHydrofluoricAcid,缓冲氢氟酸)腐蚀石英，在基底上制作出石英光栅。所述BHF的配比为：(49％HF：NH4F＝1:8)。在一些实施例中，所述石英光栅的沟槽的深度是通过控制刻蚀时间来控制。在一些实施例中，所述石英光栅的沟槽的形状为矩形槽。在一些实施例中，所述步骤S4：在所述石英光栅的槽底制作一层电铸所需的金属种子层，具体为：采用溅镀系统在石英光栅槽底制作一层电铸所需的金属种子层。在一些实施例中，所述步骤S5：腐蚀所述光刻胶，去除所述光刻胶光栅掩膜，具体为：采用湿法刻蚀系统，以丙酮腐蚀所述光刻胶，去除光刻胶光栅掩膜。去除光刻胶光栅掩膜同时一并去除光刻胶光栅脊顶的金属。在一些实施例中，所述石英基底尺寸不大于1.5m×0.5m。在一些实施例中，所述步骤S6：将所述槽底设置有所述金属种子层的石英光栅浸入电铸液进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大面积金属光栅的制备方法，其特征在于，所述大面积金属光栅的制备方法包括步骤：在石英基底上涂布光刻胶并烘干；获取光刻胶光栅掩膜；腐蚀所述石英基底上的石英，在所述石英基底上制作出石英光栅；在所述石英光栅的沟槽的槽底制作一层电铸所需的金属种子层；腐蚀所述光刻胶，去除所述光刻胶光栅掩膜；将所述槽底设置有所述金属种子层的石英光栅浸入电铸液进行电铸；对电铸处理后的石英光栅用去离子水冲洗并吹干；将所述石英光栅浸入腐蚀液，腐蚀掉石英，将金属光栅剥离出来。

【技术特征摘要】
1.一种大面积金属光栅的制备方法，其特征在于，所述大面积金属光栅的制备方法包括步骤：在石英基底上涂布光刻胶并烘干；获取光刻胶光栅掩膜；腐蚀所述石英基底上的石英，在所述石英基底上制作出石英光栅；在所述石英光栅的沟槽的槽底制作一层电铸所需的金属种子层；腐蚀所述光刻胶，去除所述光刻胶光栅掩膜；将所述槽底设置有所述金属种子层的石英光栅浸入电铸液进行电铸；对电铸处理后的石英光栅用去离子水冲洗并吹干；将所述石英光栅浸入腐蚀液，腐蚀掉石英，将金属光栅剥离出来。2.根据权利要求1所述的大面积金属光栅的制备方法，其特征在于，所述获取光刻胶光栅掩膜具体为：用扫描干涉场系统在光刻胶上曝光出条纹，并显影，得到光刻胶光栅掩膜。3.根据权利要求1所述的大面积金属光栅的制备方法，其特征在于，采用湿法刻蚀系统，以缓冲氢氟酸腐蚀石英，在基底上制作出石英光栅。4.根据权利要求3所述的大面积金属光栅的制备方法，其特征在于，所述石英光栅的沟槽的深度是通过控制刻蚀时间来控制，和/或，所述石英光栅的沟槽的形状为矩形槽。5.根据权利要求1所述的大面积金属光栅的制备方法，其特征在于，采用溅镀系统在石英光栅槽底制作一层电铸所需的金属种子层。6.根据权利要求1所述的大面积金属光栅的制备方法，其特征在于，采用湿法刻蚀系统，以丙酮腐蚀所述光刻胶，去除光刻胶光...

【专利技术属性】
技术研发人员：巴音贺希格，朱春霖，王玮，谭鑫，焦庆斌，吕强，刘兆武，胡昊，邱俊，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林,22