专利名称：基于双金属敏感层的激光直写灰度掩模制作方法
技术领域：
本发明涉及一种衍射光学元件掩模制作技术，具体涉及一种基于金属敏感层的激 光直写衍射光学元件灰度掩模的批量制作方法。
背景技术：
在衍射光学元件制作技术的发展过程中，由于使用标准二元光学元件制作方法及 直写技术制作二元光学元件存在成本高、制作周期长、不易批量生产的弊病，近年来，研究 人员探索一些低成本、短周期的衍射光学元件制作方法。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于双金属敏感层的衍射元件激 光直写灰度掩模的制作方法，它采用激光直写法，具有设备简单、制作周期短、费用低、制作 精度高的特点。本发明提供了一种基于双金属敏感层的激光直写灰度掩模制作方法，包括以下步 骤(1)双金属敏感层的制作选用石英玻璃作基板，在其表面镀双金属薄膜，形成膜 层厚度成一定比例的双金属敏感层；(2)灰度掩模曝光控制程序的设计根据所设计的二元光学元件衍射微结构信 息，利用计算机编程，将二元光学元件设计数据转换成激光直写设备控制程序；(3)激光曝光用第(2)步编写好的曝光控制程序控制激光直写设备，利用双金属 敏感层透过率对于激光的敏感特性，对双金属敏感层实现激光定位定量曝光，完成灰度掩 模的制作。有益效果(1)本发明整个过程自动化控制，工艺稳定，重复性好，操作简便，产品合格率高。(2)本发明采用激光直写曝光工艺，显著提高了二元光学元件灰度掩模制作精度， 提升了二元光学元件的批量生产能力。
具体实施方式
下面说明本发明的优选实施方式。本实施例采用CLWS-300C/M极坐标激光直写设备和CMS-18磁控溅射设备进行。(1)金属敏感层的制作选用直径为25mm的石英玻璃作基板，利用RF磁控溅射 设备在其表面镀ai/Al金属薄膜，镀膜工艺参数溅射功率100W，直流偏压500V，溅射压强 3mtorr，形成金属薄膜敏感层总厚度为150nm，其中Si膜厚度为140nm，Al膜厚度为IOnm ；(2)灰度掩模曝光控制程序的设计根据所设计的二元光学元件衍射微结构信 息，利用计算机编程，将二元光学元件设计数据转换成激光直写设备控制程序。(3)激光曝光用第(2)步编写好的曝光程序控制激光直写设备，利用双金属敏感层透过率对于激光的敏感特性，对双金属敏感层实现激光定位定量曝光，完成灰度掩模的 制作。单一灰度掩模版可以含有多个二元掩模版的位相信息，在经过一次光刻过程和刻 蚀后得到所需要的衍射光学元件(DOE)。本发明的步骤(1)在基板表面镀膜的方法可以采用磁控溅射、电子束蒸发或原子 层沉积法。本发明根据需要可以在基板表面镀ai/Al双金属薄膜或Zn/Sn双金属薄膜。
权利要求
1.一种基于双金属敏感层的激光直写灰度掩模制作方法，其特征在于，包括以下步骤(1)双金属敏感层的制作选用石英玻璃作基板，在其表面镀双金属薄膜，形成膜层厚 度成一定比例的双金属敏感层；(2)灰度掩模曝光控制程序的设计根据所设计的二元光学元件衍射微结构信息，利 用计算机编程，将二元光学元件设计数据转换成激光直写设备控制程序；(3)激光曝光用第( 步编写好的曝光控制程序控制激光直写设备，利用双金属敏感 层透过率对于激光的敏感特性，对双金属敏感层实现激光定位定量曝光，完成灰度掩模的 制作。
2.根据权利要求1所述的一种激光直写灰度掩模制作方法，其特征在于，步骤(1)中所 述的双金属薄膜为Si/Al双金属薄膜或Zn/Sn双金属薄膜。
3.根据权利要求1所述的一种激光直写灰度掩模制作方法，其特征在于，步骤(1)中所 述的在基板表面镀膜的方法采用磁控溅射法，或电子束蒸发法，或原子层沉积法。
全文摘要
本发明涉及一种用于二元光学元件批量生产的双金属敏感层灰度掩模制作方法，它包括双金属敏感层的制作、灰度掩模曝光控制程序的设计和激光曝光三个步骤。首先在掩模基板表面镀制双金属薄膜，形成双金属敏感层；利用双金属敏感层透过率对于激光强度的敏感特性，采用激光直写方法对双金属敏感层进行曝光，形成透过率与二元光学元件衍射微结构设计信息相匹配的灰度掩模。灰度掩模含有多个二元光学元件的位相信息，再经过一次光刻过程和刻蚀后得到所需要的二元光学元件。由于该灰度掩模可重复使用，因而可用于二元光学元件的批量生产。
文档编号G03F7/00GK102043179SQ20101052311
公开日2011年5月4日 申请日期2010年10月26日 优先权日2010年10月26日
发明者刘宏开, 叶自煜, 王多书, 王济洲, 陈焘, 马锋 申请人:中国航天科技集团公司第五研究院第五一○研究所