The invention relates to the field of grating fabrication technology, which is a method for fabricating high-density diffraction gratings by prestressing assisted nanoimprinting. The steps are as follows: A. fabricating grating master plate by nanoimprinting technology; B. transferring grating pattern of master plate in step a to PDMS film to fabricate graphical PDMS grating film; C. fabricating PDMS flexible film; D, stretch the PDMS flexible substrate to a certain length; e, adhere the graphical PDMS grating film to the pre-stretched PDMS flexible substrate; f, release the prestress. The grating period obtained by this method can be controlled by adjusting the prestressing force. The maximum reduction ratio of grating period is about 25%. This method solves the technical defect that traditional nano-imprinting technology can not produce smaller periodic size than the die. At the same time, it also solves the problems of expensive equipment, complex technological conditions and control of the existing nano-grating fabrication methods. The problem is difficult to make, high cost and long cycle.
【技术实现步骤摘要】
一种预应力辅助纳米压印制作高密度衍射光栅的方法
本专利技术属于光栅制作
,特别涉及一种预应力辅助纳米压印制作高密度衍射光栅的方法。
技术介绍
衍射光栅是光学系统中不可或缺的光学元件,广泛应用在先进仪器和光学传感领域,如集成光学、光通信、光学互连和光学测量都需要具有微米/亚微米周期的高密度衍射光栅。激光全息光刻技术是一种基于相干光干涉效应的无掩模版光刻技术,通常全息光刻技术来制造测量范围较小的衍射光栅。对于制造大面积离衍射光栅,需要通过光栅拼接工艺来实现。这意味着整个制作工序更加复杂,周期长,制造成高。全息光刻法制造光栅的范围取决于光斑面积。电子束光刻就是直接将会聚的电子束斑打在表面涂有光刻胶的衬底上,不需要光学光刻工艺中最昂贵和制备费时的掩膜。电子束光刻的精度取决于聚焦离子束的直径和扫描的步距。电子束光刻的主要优势在于它可以制作低于10nm分辨率的自定义图案。然而,该方法的效率非常低,因此仅限于制造小面积高密度光栅的。机械刻划是加工母衍射光栅的传统方法,其优势在于可加工具有特定凹槽类型和高纵横比的光栅,但刻划刀具易磨损、效率低和制造成本高。机械刻划的精度取决于刀具的直径和刻划的步进间距。纳米压印光刻技术是一种以低成本和高分辨率制造高密度光栅的简单工艺,光栅周期的大小和精度由掩模决定。纳米压印是一种简单实现纳米结构有效的方法,但是纳米压印制造的光栅与母版是1:1的复制,相同模具下不能得到比原始模具更小尺寸的特征结构。在极小尺度下,如需得到纳米/亚微米级别的结构特征尺寸,制造极小尺度的模具价格昂贵,在极小尺度下压印的工艺参数控制更加严格,脱模时很容易因结 ...
【技术保护点】
1.一种预应力辅助纳米压印制作高密度衍射光栅的方法,其特征在于,包括如下步骤:a、用纳米压印工艺制作光栅母版;b、将步骤a中的母版的光栅图案转移至PDMS薄膜上,制作图形化的PDMS光栅薄膜;c、制作PDMS柔性基底;d、将PDMS柔性基底拉伸至一定长度;e、将图形化的PDMS光栅薄膜粘附在预拉伸的PDMS柔性基底上;f、释放预应力。
【技术特征摘要】
1.一种预应力辅助纳米压印制作高密度衍射光栅的方法,其特征在于,包括如下步骤:a、用纳米压印工艺制作光栅母版;b、将步骤a中的母版的光栅图案转移至PDMS薄膜上,制作图形化的PDMS光栅薄膜;c、制作PDMS柔性基底;d、将PDMS柔性基底拉伸至一定长度;e、将图形化的PDMS光栅薄膜粘附在预拉伸的PDMS柔性基底上;f、释放预应力。2.根据权利要求1所述预应力辅助纳米压印制作高密度衍射光栅的方法,其特征在于,所述步骤a中制作光栅母版的步骤如下:1),基片前处理,以保持基片表面干燥且干净;2),涂正性光刻胶,在晶圆表面建立薄的、均匀的,并且没有缺陷的光刻胶膜;3),前烘,去除胶层内的溶剂,提高光刻胶与衬底的粘附力及胶膜的机械擦伤能力;4),对准和曝光,使用掩膜版,利用紫外光接触式曝光的方法在正性光刻胶上曝光制作光栅图案,即光栅母模板;5),显影,把掩膜版图案复制到光刻胶上;6),后烘,蒸发溶剂以固化光刻胶;7),刻蚀,将光刻掩膜版上的图案精确地转移到晶圆表面;8),去除光刻胶。3.根据权利要求1所述预应力辅助纳米压印制作高密度衍射光栅的方法,其特征在于,所述步骤b中,PDMS薄膜是由美国道康宁公司生产的sylgard184型硅橡胶,它由预聚物和固化剂两部分组成;按照预聚物:固化剂质量比为10:1的比例配置PMDS,然后将混合物倾倒在具有图形化光栅结构的母版上,在匀胶机上旋涂厚度至0.5mm,在95℃的烘盘上加热固化1小时,待PDMS薄膜固化后从模板上剥离下来,此时光栅母版的图形已经转移至PMD...
【专利技术属性】
技术研发人员:叶国永,班耀文,刘红忠,雷彪,
申请(专利权)人:西安交通大学,
类型:发明
国别省市:陕西,61
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