[发明专利]一种凸面双闪耀光栅的制备方法

权利要求书

1.一种凸面双闪耀光栅制备方法，该方法是在一球冠状凸面基片上制备凸面双闪耀光栅，所述凸面双闪耀光栅的两个闪耀角分别是A闪耀角和B闪耀角，双闪耀光栅分为两个区，对应A闪耀角的为A光栅区，对应B闪耀角的为B光栅区，其特征在于：所述制备方法包括下列步骤：

1)在基片上第一次涂布光刻胶；

2)对所述光刻胶层进行第一次干涉光刻，形成第一光刻胶光栅；

3)遮挡所述B光栅区，在A光栅区上，以所述第一光刻胶光栅为掩模，对基片进行正向离子束刻蚀，将第一光刻胶光栅图形转移到基片上，形成A光栅区的同质光栅，刻蚀深度由A闪耀角决定；

4)清洗基片，去除剩余光刻胶；

5)继续遮挡B光栅区，以所述A光栅区的同质光栅为掩模，对基片进行球面转动斜向Ar离子束扫描刻蚀，利用同质光栅掩模对离子束的遮挡效果，使基片材料的不同位置先后被刻蚀，形成A闪耀角的闪耀光栅；

6)在基片上第二次涂布光刻胶；

7)先遮挡B光栅区，利用已制备完成的A光栅区，采用光学莫尔条纹法进行莫尔条纹对准，然后撤掉遮挡进行第二次干涉光刻，制备第二光刻胶光栅，所述第二光刻胶光栅与第一光刻胶光栅的周期一致；

8)遮挡所述A光栅区，在B光栅区上，以所述第二光刻胶光栅为掩模，对基片进行正向离子束刻蚀，将第二光刻胶光栅图形转移到基片上，形成B光栅区的同质光栅，刻蚀深度由B闪耀角决定；

9)清洗基片，去除剩余光刻胶；

10)继续遮挡A光栅区，以所述B光栅区的同质光栅为掩模，对基片进行球面转动斜向Ar离子束扫描刻蚀，利用同质光栅掩模对离子束的遮挡效果，使基片材料的不同位置先后被刻蚀，形成B闪耀角的闪耀光栅；

11)清洗基片，得到双闪耀角的闪耀光栅。

2.如权利要求1所述的凸面双闪耀光栅制备方法，其特征在于：在所述遮挡A光栅区或遮挡B光栅区时，使用的遮挡物固定在该基片上，并和该基片做同步转动。

3.如权利要求2所述的凸面双闪耀光栅制备方法，其特征在于：所述遮挡物为一表面具有同心圆环的条纹板，该同心圆环的条纹板使得A光栅区和B光栅区以彼此交替的形式重复排布在基片上。

4.如权利要求1所述的凸面双闪耀光栅制备方法，其特征在于：所述球面转动斜向Ar离子束扫描刻蚀包括步骤：

将基片固定于旋转机架上，该旋转机架以所述基片的球冠状凸面所在球心为转动中心，以该基片的球冠状凸面所在球径为转动半径，携带基片进行旋转；

采用球形掩模遮盖基片表面，所述球形掩模与基片表面同心，在该球形掩模表面设有开口，所述基片暴露于所述开口的区域为刻蚀区域；

以Ar离子束对上述开口部分的基片进行斜向离子束刻蚀。

5.如权利要求1所述的凸面双闪耀光栅制备方法，其特征在于：在对A光栅区或B光栅区进行所述正向离子束刻蚀前，还包括对第一光刻胶光栅或第二光刻胶光栅进行灰化处理，以调节第一光刻胶光栅结构或第二光刻胶光栅结构的占宽比。

6.如权利要求1所述的凸面双闪耀光栅制备方法，其特征在于：所述正向离子束刻蚀采用Ar离子束刻蚀方法或CHF₃反应离子束刻蚀方法，其具体的工艺参数为：Ar离子束刻蚀时，离子能量为380eV至520eV，离子束流为70mA至140mA，加速电压为240V至300V，工作压强为2.0×10^-2Pa；CHF³反应离子束刻蚀时，离子能量为300eV至470eV，离子束流为70mA至140mA，加速电压为200V至300V，工作压强为1.4×10^-2Pa。

7.如权利要求1所述的凸面双闪耀光栅制备方法，其特征在于：所述A光栅区的同质光栅或所述B光栅区的同质光栅的占宽比为0.2-0.65，周期为300nm至6500nm。

8.如权利要求1所述的凸面双闪耀光栅制备方法，其特征在于：所述A光栅区的同质光栅或所述B光栅区的同质光栅的槽深使斜向Ar离子束的刻蚀角度等于从该同质光栅的一顶角斜射到与该顶角相对的底角所需的角度。