可变式滤光件的制作方法技术

本发明专利技术提供一种可变式滤光件的制作方法，包括提供一块具有矩形开口的掩膜；在掩膜的相对两侧分别设置基板以及滤光材料发射源；并且，驱动掩膜与基板中的至少一个，使掩膜与基板发生相对运动；在掩膜与基板发生相对运动的过程中，源自于滤光材料发射源的滤光材料穿过矩形开口并沉积基板的表面并形成滤光膜，沿掩膜与基板相对运动的方向，滤光膜具有多种厚度。本发明专利技术只需要使用一种结构的掩膜即可以满足多种不同类型的滤光件的制作，提高滤光件制作效率的同时还能够降低滤光件的制作成本。

Manufacturing method of variable filter

【技术实现步骤摘要】
可变式滤光件的制作方法
本专利技术涉及可变式滤光件领域，具体是涉及一种可变式滤光件的制作方法，应用这种制作方法所制成的可变式滤光件可以应用在诸如高光谱成像、超光谱成像或者多光谱成像的传感器上，或者应用在诸如光谱分析仪等光学器件上。
技术介绍
随着图像传感器技术的发展，多光谱成像、超光谱成像以及高光谱成像技术应用在多种领域，例如对太空星体的探测、对地壳内部结构的探测等。其中，高光谱成像技术是从电磁波谱中收集和处理信息的成像技术，传统的成像技术只能够收集有限的频段的光谱数据并进行分析，因而，多光谱、超光谱、高光谱成像技术可以收集更密集的频段的光谱数据，通过对光谱数据的分析，可以了解诸如星体、地壳内部物质的构成。多光谱、超光谱、高光谱成像技术需要在图像传感器的表面上设置滤光件，其中，滤光件通常包括一块基板以及形成在基板上的滤光膜，基板通常是对相关波长的光束透明的材料，滤光膜是通过溅射、蒸镀等方式沉积形成在基板上的薄膜。为了实现对多种频率的电磁波的采集，形成在基板上的滤光膜的厚度是不一样的，因此，如何在基板上形成厚度不同的滤光膜是滤光件的重要生产工艺。参见图1，制作滤光件时，需要使用一块具有开口3的掩膜2，在掩膜2的一侧设置基板1，掩膜2的另一侧设置滤光材料发射源4，滤光材料从滤光材料发射源4发出，例如从滤光材料发射源4蒸发或者以气相溅出，一部分滤光材料将穿过掩膜2的开口3沉积在基板1的表面上，从而形成滤光膜。例如，美国专利US10260945公开了一种应用在高光谱成像设备上的滤光件的制作工艺方法，该方法是多次将多种不同开口形状的掩膜(mask)形成在基板上，每次只使用一种掩膜。在基板上形成一种形状的掩膜后，将制作滤光膜的材料(例如滤光材料)穿过掩膜的开口并使滤光材料沉积在基板的表面上，从而在基板上形成一层薄膜。通过多次在基板上形成不同开口形状的掩膜并多次进行沉积工艺，最终在基板的表面上形成的薄膜具有不同的厚度。但是，这种滤光件的制作工艺需要使用多种不同的掩膜，并且每次只能使用一种掩膜进行沉积工艺，且进行一次沉积工艺后，形成的滤光膜的厚度仅仅与沉积的时间相关，且滤光膜的厚度往往是均匀的。因而，这种制作工艺非常繁琐，如果形成在基板上的滤光膜的厚度有四种不同的尺寸，通常需要经过三次甚至四次的沉积工艺才能完成，一方面导致滤光件的制作效率低下，另一方面，需要使用的掩膜较多，也导致滤光件的制作成本较高。美国专利US9804310则公开了另一种制作滤光件的方法，该方法是将基板固定在一个可旋转的支架上，将具有开口的掩膜设置在基板与滤光材料发射源之间，掩膜可以相对于基板平移。掩膜上的开口的延伸方向与掩膜的运动方向垂直，一种方案是，掩膜的开口不是矩形的，掩膜需要不断的往复运动来确保形成在基板上的滤光膜的厚度在掩膜运动方向上是均匀的，滤光膜的厚度通过对掩膜开口的形状调节实现。另一种方案是，将掩膜的开口设计成矩形，为了在基板上形成具有不同厚度的滤光膜，沿着掩膜相对于基板的运动方向设置有多组矩形的开口，一组矩形的开口中的多个开口长度不相同。当滤光材料经过不同长度的开口后，沿着垂直于掩膜的运动方向，滤光膜具有不同的厚度。但是，这种工艺的一种掩膜只能够生产一种具有特定厚度比例要求的滤光膜，例如，一种滤光件的滤光膜的四个部分的厚度比是1：2：3：4，则制作这种滤光件所使用的掩膜的一组矩形的开口的四个矩形开口的长度比就需要设计成是1：2：3：4。如果另一种滤光件的滤光膜的四个部分的厚度比是2：3：4：5，则需要使用另一种掩膜才能制作这种滤光件。这种方法虽然能够一次性在基板上形成具有不同厚度的滤光膜，但是掩膜依然不具备通用性，如果滤光件的生产厂家需要生产多种不同型号的滤光件，则需要制作大量具有不同开口形状的掩膜，导致滤光件的生产成本较高。此外，这种方法只能制作具有一维厚度变化的滤光膜的滤光件，并不能制作具有二维厚度变化的滤光膜的滤光件，即不能制作在基板的表面上具有二维方向的厚度变化的滤光膜的滤光件。但是，在实际应用中，具有二维厚度变化的滤光膜的滤光件具有广泛的应用前景，上述的滤光件制作方法显然不能够满足高光谱成像技术对图像传感器日益精细的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够降低滤光件的制作成本且滤光件的制作效率高的可变式滤光件制作方法。为了实现上述目的，本专利技术提供的可变式滤光件制作方法包括提供一块具有矩形开口的掩膜；在掩膜的相对两侧分别设置基板以及滤光材料发射源；并且，驱动掩膜与基板中的至少一个，使掩膜与基板发生相对运动；在掩膜与基板发生相对运动的过程中，源自于滤光材料发射源的滤光材料穿过矩形开口并沉积基板的表面并形成滤光膜，沿掩膜与基板相对运动的方向，滤光膜具有多种厚度。一个优选的方案是，掩膜相对于基板的运动至少包括以下的一种：匀速运动、变速运动以及步进运动。进一步的方案是，滤光材料为两种以上，对于同一频段的电磁波，多种滤光材料具有不同的折射率；该方法包括：在基板的表面上使用第一种滤光材料形成具有多种厚度的第一滤光膜后，在第一滤光膜上，使用第二种滤光材料形成具有多种厚度的第二滤光膜。更进一步的方案是，掩膜与基板的相对运动为平移运动，该平移运动为匀速平移运动或者变速平移运动，以使滤光膜的厚度为线性增减变化或曲线式的增减变化或台阶式的增减变化。更进一步的方案是，平移运动为往复平移运动，在掩膜与基板的相对往复运动过程中，滤光材料以均匀的速率从滤光材料发射源发出，或者滤光材料变速、乃至间歇的从滤光材料发射源发出。一个可选的方案是，掩膜与基板的相对运动包括二段以上的平移运动以及旋转运动，旋转运动发生在二段平移运动之间；其中一段平移运动的方向不同于另一段平移运动的方向，以使在基板表面上，滤光膜在二维方向上具有多种厚度。进一步的方案是，掩膜相对于基板的每一段平移运动过程中，掩膜与基板的相对运动速率有二种以上；在基板表面上，滤光膜在二维方向上具有多种厚度。更进一步的方案是，旋转运动的次数为二次以上；多次旋转运动的旋转角度相同；或者至少一次旋转运动的旋转角度不同于另一次旋转运动的旋转角度。更进一步的方案是，掩膜旋转运动后，对掩膜进行位置校准，使掩膜旋转后位于预设的位置。可选的方案是，旋转运动的次数为二次以上；多次旋转运动的旋转方向相同；或者至少一次旋转运动的旋转方向不同于另一次旋转运动的旋转方向。进一步的方案是，在掩膜与基板的相对旋转运动过程中，滤光材料从滤光材料发射源发出的速率小于预设速率阈值或完全停止。可选的方案是，驱动掩膜与基板中的至少一个，使掩膜与基板沿第一方向发生相对运动后，更换一块掩膜，驱动新的掩膜与基板中的至少一个，使所述新的掩膜与基板沿第二方向发生相对运动；其中，第一方向不同于第二方向。更进一步的方案是，更换新的掩膜后，对新的掩膜进行位置校准，使新的掩膜位于预设的位置。应用本专利技术的方法制作滤光件时，只需要使用驱动组件带动掩膜或者基板中的一个运动，并且确保掩膜相对于基板运动过程中掩膜与基板之本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.可变式滤光件的制作方法，包括：/n提供一块具有矩形开口的掩膜；/n在所述掩膜的相对两侧分别设置基板以及滤光材料发射源；/n其特征在于：/n驱动所述掩膜与所述基板中的至少一个，使所述掩膜与所述基板发生相对运动；/n在所述掩膜与所述基板发生相对运动的过程中，源自于所述滤光材料发射源的滤光材料穿过所述矩形开口并沉积所述基板的表面形成滤光膜，沿所述掩膜与所述基板相对运动的方向，所述滤光膜具有多种厚度。/n

【技术特征摘要】
1.可变式滤光件的制作方法，包括：
提供一块具有矩形开口的掩膜；
在所述掩膜的相对两侧分别设置基板以及滤光材料发射源；
其特征在于：
驱动所述掩膜与所述基板中的至少一个，使所述掩膜与所述基板发生相对运动；
在所述掩膜与所述基板发生相对运动的过程中，源自于所述滤光材料发射源的滤光材料穿过所述矩形开口并沉积所述基板的表面形成滤光膜，沿所述掩膜与所述基板相对运动的方向，所述滤光膜具有多种厚度。


2.根据权利要求1所述的可变式滤光件的制作方法，其特征在于：
所述掩膜相对于所述基板的运动至少包括以下的一种：匀速运动、变速运动以及步进运动。


3.根据权利要求1所述的可变式滤光件的制作方法，其特征在于：
所述滤光材料为两种以上，对于同一频段的电磁波，多种滤光材料具有不同的折射率；
该方法包括：
在所述基板的表面上使用第一种滤光材料形成具有多种厚度的第一滤光膜后，在所述第一滤光膜上，使用第二种滤光材料形成具有多种厚度的第二滤光膜。


4.根据权利要求1至3任一项所述的可变式滤光件的制作方法，其特征在于：
所述掩膜与所述基板的相对运动为平移运动，所述平移运动为匀速平移运动或者变速平移运动，以使所述滤光膜的厚度为线性增减变化或曲线式的增减变化或台阶式的增减变化。


5.根据权利要求4所述的可变式滤光件的制作方法，其特征在于：
所述平移运动为往复平移运动，在所述掩膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：林振庭，
申请(专利权)人：微士贸易有限公司，
类型：发明
国别省市：中国香港;81