[发明专利]基于掩模光刻技术和注塑成型制作衍射微光学元件的方法

权利要求书

1.一种基于掩模光刻技术和注塑成型制作衍射微光学元件的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

（1）制作微光学元件金属合金模芯：它是基于透射式成像光路实验装置来实现的；

首先在铬膜玻璃胶板上生成光学元件光刻掩模版，利用图形编辑设计软件在微型计算机上进行微光学元件掩模的设计，在数字光刻机上先得到微光学元件掩模版；掩模版上的成品微光学元件图形为本体的10倍放大；紫光光源发出的光束经过光纤点光源扩束和准直后，直接照射到即插式掩模版上，经过棱镜分束镜透射出的光束，再通过10倍精缩物镜将掩模版上的图形投影在涂覆光刻胶的金属合金基片上，通过调焦装置使图形在光刻胶版上成像最清晰；并且透射出的光束要求与缩微物镜、光刻胶版同轴；由于棱镜分束镜的作用，在CCD摄像头上清晰监控到；X—Y轴精密电控大行程平移台和Z轴微动台将经过10倍精缩的图形精确投射到光刻胶版上； 

然后利用光刻技术在金属合金上制作衍射微光学元件，模芯的设计与制作是采用电化学刻蚀方法，将微光学元件图形转印至金属合金基片上得到的，这种活动式的注塑模芯作为注塑模模仁上的活动嵌入式模芯；

（2）衍射微光学元件的注塑成型制作：金属合金基片研磨抛光—→基片的预处理—→光刻胶匀胶—→前烘—→曝光—→后烘—→显影—→坚膜—→金属基片的电化学刻蚀—→去胶—→金属合金模芯—→注塑模具装配—→注塑机注塑—→注塑成品。

2.如权利要求1所述的一种基于掩模光刻技术和注塑成型制作衍射微光学元件的方法，其特征在于步骤（1）中所述的透射式成像光路实验装置包括紫光光源、即插式掩模板架、调焦装置、棱镜分束镜、CCD摄像头、10倍精密缩微物镜、光刻胶板基片架、Z轴微动台、X—Y轴精密电控大行程平移台和微型计算机，其中紫光光源还包括点光源扩束和准直镜，紫光光源的下方为即插式掩模板架，位于即插式掩模板架与10倍精密缩微物镜之间的调焦装置的中间和一侧分别连接棱镜分束镜和CCD摄像头，10倍精密缩微物镜的正下方为光刻胶板基片架，光刻胶板基片架连接下方的Z轴微动台和X—Y轴精密电控大行程平移台，X—Y轴精密电控大行程平移台连接微型计算机。

3.如权利要求1所述的一种基于掩模光刻技术和注塑成型制作衍射微光学元件的方法，其特征在于步骤（2）中所述的注射模具的模芯材料为高温镍基金属合金，注射模具包括分流道、型腔和放置嵌入式母版模芯的模腔，其中分流道和模芯型腔的设计都是根据型腔的要求来设计和排列的；分流道是使熔融的光学塑料从主流道平稳进入多腔中的各个型腔的浇口通道；型腔部分，主要构成衍射微光学元件制品的整体外部形状；模芯型腔部分的模芯也就是母版镍基金属合金基片，上面有经过曝光和电化学刻蚀等工艺后形成的衍射微光学元件图形，主要构成微光学元件制品的细节形状；由于衍射微光学元件成品对完整度的要求很高，所以在注塑模具设计中没有设置光学塑料成品的顶出杠，而是将模芯型腔侧壁设计为有锥度的斜面，以便微光学元件成品自行脱模。