一种光栅膜层的制备方法与流程

本申请涉及膜层制备技术领域，更具体地说，涉及一种光栅膜层的制备方法。

背景技术：

机械刻划衍射光栅的原理是光栅刻刀在镀有膜层的光栅基底上挤压出一系列等间距、规则槽体的光栅刻线，其中，光栅基底膜层的均匀性、厚度、致密性等将直接影响到刻划光栅的性能指标，而膜层的均匀性将直接影响到光栅的衍射波前质量，因此，需要对膜层的均匀性进行测量、校正和控制。

目前，多通过校正和调整镀膜机的参数来保证光栅膜层具有较高的均匀性，其具体实现过程为：选择一台能够实现光栅膜层对均匀性指标要求(例如：均匀性需要优于0.1％(即镀膜机中轴线位置处对应的镀膜厚度与其他位置对应的镀膜厚度的差值与镀膜机中轴线位置处对应的镀膜厚度的比值要小于0.1％))的镀膜机；利用测试片测量镀膜机区域的均匀性，根据测量结果调整镀膜机的参数(如蒸发源与表面平整的光栅基底之间的距离)，并重复执行该步骤，直至测量到的镀膜均匀性满足指标要求为止；后续直接利用调整好参数的镀膜机对光栅基底进行镀膜(其中，后续再镀制与上述均匀性要求相同的膜层时可直接利用上述调整好参数的镀膜机进行镀制)。对于光栅来说，在采用上述方式进行镀膜时，结合镀膜机的镀膜特性可知，当光栅尺寸越大(尤其是对于大尺寸中阶梯光栅膜层来说，其膜层厚度为10μm及其以上)、均匀性指标要求越高时，所需的镀膜机对镀膜均匀性的要求就越高，镀膜机的尺寸就越大、镀膜机的成本就越高，因此，则会导致镀膜成本比较高。

综上所述，如何降低对镀膜机镀膜均匀性的要求，以降低光栅膜层制备的成本，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请的目的是提供一种光栅膜层的制备方法，用于降低对镀膜机镀膜均匀性的要求，以降低光栅膜层制备的成本。

为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

一种光栅膜层的制备方法，包括：

预先获取镀膜机的镀膜均匀性轮廓图；其中，所述镀膜均匀性轮廓图为在理论镀膜厚度下，所述镀膜机镀膜区域内各位置与各位置对应的实际镀膜厚度之间的关系图；

根据所述镀膜均匀性轮廓图对光栅基底的第一表面进行加工，以使所述第一表面的轮廓形状与所述镀膜均匀性轮廓图的轮廓形状相反；其中，所述第一表面为镀制膜层的表面；

将所述光栅基底放置在所述镀膜机的镀膜区域中，利用所述镀膜机在所述光栅基底的第一表面镀制膜层。

优选的，预先获取镀膜机的镀膜均匀性轮廓图，包括：

在所述镀膜区域中的不同位置上安装测试片，并获取每个所述测试片在所述镀膜区域中的位置；其中，所述测试片表面分为覆盖有遮挡件的第一区域和未覆盖所述遮挡件的第二区域；

在所述镀膜区域镀制所述理论镀膜厚度的膜层；

去除每个所述测试片表面的所述遮挡件，并测量每个所述测试片中的所述第一区域和所述第二区域之间的高度差，以得到每个所述测试片表面的实际镀膜厚度；

利用每个所述测试片在所述镀膜区域中的位置、每个所述测试片表面的实际镀膜厚度通过拟合得到所述镀膜均匀性轮廓图。

优选的，测量每个所述测试片中的所述第一区域和所述第二区域之间的高度差，包括：

利用台阶仪或原子力显微镜测量每个所述测试片中的所述第一区域和所述第二区域之间的高度差。

优选的，利用每个所述测试片在所述镀膜区域中的位置、每个所述测试片表面的实际镀膜厚度通过拟合得到所述镀膜均匀性轮廓图，包括：

利用每个所述测试片在所述镀膜区域中的位置、每个所述测试片表面的实际镀膜厚度通过最小二乘曲线拟合法得到所述镀膜均匀性轮廓图。

优选的，所述测试片沿径向方向均匀安装在所述镀膜区域中。

优选的，所述遮挡件为胶带。

优选的，在根据所述镀膜均匀性轮廓图对光栅基底的第一表面进行加工时，还包括：

判断所述光栅基底第一表面的轮廓形状是否与所述镀膜均匀性轮廓图的轮廓形状相反，若否，则重复执行所述根据所述镀膜均匀性轮廓图对光栅基底的第一表面进行加工的步骤，直至所述第一表面的轮廓形状与所述镀膜均匀性轮廓图的轮廓形状相反为止。

优选的，判断所述光栅基底第一表面的轮廓形状是否与所述镀膜均匀性轮廓图的轮廓形状相反，包括：

利用干涉仪检测所述光栅基底第一表面的轮廓形状，以判断所述第一表面的轮廓形状是否与所述镀膜均匀性轮廓图的轮廓形状相反。

本申请提供了一种光栅膜层的制备方法，包括：预先获取镀膜机的镀膜均匀性轮廓图；其中，镀膜均匀性轮廓图为在理论镀膜厚度下，镀膜机镀膜区域内各位置与各位置对应的实际镀膜厚度之间的关系图；根据镀膜均匀性轮廓图对光栅基底的第一表面进行加工，以使第一表面的轮廓形状与镀膜均匀性轮廓图的轮廓形状相反；其中，第一表面为镀制膜层的表面；将光栅基底放置在镀膜机的镀膜区域中，利用镀膜机在光栅基底的第一表面镀制膜层。

本申请公开的上述技术方案，根据预先获取的镀膜机的镀膜均匀性轮廓图对光栅基底需要镀制膜层的表面进行加工，使得其轮廓形状与镀膜机的镀膜均匀性轮廓图的轮廓形状相反，即可以根据镀膜机的镀膜均匀性轮廓图的轮廓形状来对光栅基底需要镀制膜层的表面进行调整和修正，以使得镀膜机可以在光栅基底需要镀制膜层的表面镀制出表面平整、均匀性水平比较高的膜层，而且由于上述过程可以通过光栅基底对镀膜机的镀膜均匀性进行校正，因此，则可以降低对镀膜机镀膜均匀性的要求，以降低对镀膜机尺寸的要求，从而可以降低镀膜机的成本，进而可以降低镀膜的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种光栅膜层的制备方法的流程图；

图2为本申请实施例提供的镀膜均匀性轮廓图与光栅基底的第一表面在同一视角下的示意图；

图3为本申请实施例提供的在图2所示的光栅基底上制备出的光栅膜层的示意图；

图4为本申请实施例提供的图1中步骤s11的一具体实施例的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

参见图1，其示出了本申请实施例提供的一种光栅膜层的制备方法的流程图，可以包括：

s11：预先获取镀膜机的镀膜均匀性轮廓图；其中，镀膜均匀性轮廓图为在理论镀膜厚度下，镀膜机镀膜区域内各位置与各位置对应的实际镀膜厚度之间的关系图。

在进行光栅膜层制备时，选取参与光栅膜层制备的镀膜机，并预先获取该镀膜机的镀膜均匀性轮廓图。其中，本申请的镀膜机所能达到的镀膜均匀性可以低于光栅膜层对均匀性指标的要求，例如：当光栅膜层对均匀性指标的要求为0.1％(该数值越小，均匀性指标要求就越高)，镀膜机所能达到镀膜均匀性可以为0.5％或者其他大于0.1％的值。

其中，这里提及的镀膜均匀性轮廓图为在理论镀膜厚度下，镀膜机镀膜区域内各位置、各位置对应的实际镀膜厚度所形成的关系图，其具体可以为三维笛卡尔坐标形式的关系图，其中，原点代表镀膜区域中与镀膜机中轴线相交的点，横坐标(x)和纵坐标(y)代表的是镀膜区域的位置(即可以利用横坐标、纵坐标所构成的平面代表镀膜区域)，垂直坐标(z)代表的是与该位置对应的实际镀膜厚度(即垂直坐标代表的是镀膜区域中各位置处的实际镀膜厚度)。例如：当需要镀制100nm的膜层厚度时(其中，该100nm即为上述提及的理论镀膜厚度)，可以根据该膜层厚度利用镀膜机在镀膜区域各位置处进行镀膜，并测量得到各位置处的实际镀膜厚度，然后，根据镀膜区域中的具体位置以及该具体位置处的实际镀膜厚度得到镀膜均匀性轮廓图。通过镀膜均匀性轮廓图可以获知镀膜区域内任意两个位置之间的实际镀膜厚度之差，以便于后续根据任意两个位置之间的实际镀膜厚度之差确定光栅基底的表面轮廓形状。

s12：根据镀膜均匀性轮廓图对光栅基底的第一表面进行加工，以使第一表面的轮廓形状与镀膜均匀性轮廓图的轮廓形状相反；其中，第一表面为镀制膜层的表面。

在获取到镀膜机的镀膜均匀性轮廓图之后，可以根据镀膜均匀性轮廓图对光栅基底的第一表面(即镀制膜层的表面)进行加工，以使第一表面的轮廓形状与镀膜均匀性轮廓图的轮廓形状相反。

其中，这里所提及的第一表面的轮廓形状与镀膜均匀性轮廓图的轮廓形状相反具体指的是第一表面的轮廓形状与镀膜均匀性轮廓图的轮廓形状呈平面对称关系(具体关于横坐标和纵坐标形成的平面对称)，例如：当镀膜均匀性轮廓图为凸出的轮廓形状时，则第一表面即为凹陷的轮廓形状；当镀膜均匀性轮廓图为凹陷的轮廓形状时，则第一表面即为凸出的轮廓形状。具体而言，就是在光栅基底的第一表面构建与镀膜区域相对应的平面坐标(即在第一表面中，以与镀膜区域中的原点相对应的位置为原点，并采用同样的方式定义横坐标方向和纵坐标方向)，以与平面坐标相垂直的方向作为垂直坐标的方向，其中，第一表面中的任意两个位置在垂直坐标上的绝对差值与镀膜均匀性轮廓图相应两个位置在垂直坐标上的绝对差值相等。具体可以参见图2，其示出了本申请实施例提供的镀膜均匀性轮廓图与光栅基底的第一表面在同一视角下的示意图，其中，位于中间虚线上方的曲线代表的是镀膜均匀性轮廓图的轮廓形状，位于中间虚线下方的曲线代表的是光栅基底第一表面的轮廓形状，镀膜均匀性轮廓图的轮廓形状与第一表面的轮廓形状相反，并且在图2中，任意指定x、y两个位置，这两个位置在镀膜均匀性轮廓图中的高度差以及这两个位置在光栅基底第一表面的高度差均为x。

s13：将光栅基底放置在镀膜机的镀膜区域中，利用镀膜机在光栅基底的第一表面镀制膜层。

在对光栅基底的第一表面完成加工之后，则可以将光栅基底放置在镀膜机的镀膜区域中，并利用镀膜机在光栅基底的第一表面镀制膜层。参见图3，其示出了本申请实施例提供的在图2所示的光栅基底上制备出的光栅膜层的示意图，其中，由于光栅基底10第一表面的轮廓形状与镀膜机的镀膜均匀性轮廓图的轮廓形状相反，因此，则可以利用光栅基底10第一表面的轮廓形状来对最终形成的光栅膜层20表面的均匀性进行校正，以尽量弥补镀膜机在镀膜区域各位置的实际镀膜厚度与理论镀膜厚度不同而导致的光栅膜层20均匀性水平较低的问题，从而提高光栅膜层20的均匀性水平，即尽量得到表面平整的光栅膜层20。另外，由于可以直接根据镀膜机的镀膜均匀性轮廓图来对光栅基底10的第一表面进行调整和修正，以使得光栅膜层20的均匀性可以达到均匀性指标要求甚至优于均匀性指标要求，因此，则可以降低对镀膜机镀膜均匀性的要求，并降低对镀膜机尺寸的需求，相应地，大尺寸厚膜层的镀制则不再需要大尺寸高成本的镀膜设备进行完成，从而则可以降低镀膜的成本。也就是说，通过本申请光栅膜层的制备方法无需再利用均匀性要求必须达到光栅膜层均匀性指标要求的镀膜机进行光栅膜层的制备，而可以利用均匀性要求较低的镀膜机来制备均匀性指标要求比较高的光栅膜层，因此，可以降低镀膜的成本。

由上述可知，通过本申请可以易于实现大尺寸厚膜层(例如：膜层厚度为10μm及其以上)的制备，而且可以实现均匀性优于0.1％的指标要求。

本申请公开的上述技术方案，根据预先获取的镀膜机的镀膜均匀性轮廓图对光栅基底需要镀制膜层的表面进行加工，使得其轮廓形状与镀膜机的镀膜均匀性轮廓图的轮廓形状相反，即可以根据镀膜机的镀膜均匀性轮廓图的轮廓形状来对光栅基底需要镀制膜层的表面进行调整和修正，以使得镀膜机可以在光栅基底需要镀制膜层的表面镀制出表面平整、均匀性水平比较高的膜层，而且由于上述过程可以通过光栅基底对镀膜机的镀膜均匀性进行校正，因此，则可以降低对镀膜机镀膜均匀性的要求，以降低对镀膜机尺寸的要求，从而可以降低镀膜机的成本，进而可以降低镀膜的成本。

参见图4，其示出了本申请实施例提供的图1中步骤s11的一具体实施例的流程示意图，本申请实施例提供的一种光栅膜层的制备方法，预先获取镀膜机的镀膜均匀性轮廓图，可以包括：

s110：在镀膜区域中的不同位置上安装测试片，并获取每个测试片在镀膜区域中的位置；其中，测试片表面分为覆盖有遮挡件的第一区域和未覆盖遮挡件的第二区域。

可以通过夹具在镀膜区域中的不同位置处安装测试片，其中，测试片的表面(具体为与镀膜机的蒸发源相对的表面)分为第一区域和第二区域，其中，第一区域上覆盖有遮挡件，第二区域上未覆盖有遮挡件。

在安装测试片的同时，可以获取每个测试片在镀膜区域中的位置，具体可以结合上述三维笛卡尔坐标获取每个测试片在镀膜区域中的坐标，以便于得到镀膜均匀性轮廓图。

s111：在镀膜区域镀制理论镀膜厚度的膜层。

按照所要镀制的理论镀膜厚度在镀膜区域中镀制膜层。

其中，由于测试片表面第一区域覆盖有遮挡件，因此，光栅膜层在第一区域中会与遮挡件而非测试片相接触，而由于测试片表面的第二区域未覆盖有遮挡件，因此，光栅膜层在第二区域中会直接与测试片接触。

s112：去除每个测试片表面的遮挡件，并测量每个测试片中的第一区域和第二区域之间的高度差，以得到每个测试片表面的实际镀膜厚度。

在镀膜完成之后，去除每个测试片表面第一区域所覆盖的遮挡件，由于此时的第一区域中并未覆盖光栅膜层，因此，则可以通过测量第一区域和第二区域之间的高度差来得到每个测试片表面的实际镀膜厚度。

s113：利用每个测试片在镀膜区域中的位置、每个测试片表面的实际镀膜厚度通过拟合得到镀膜均匀性轮廓图。

之后，则可以利用每个测试片在镀膜区域中的位置、每个测试片表面的实际镀膜厚度，并通过拟合将数个离散的点(具体即为多个测试片所安装的位置与该位置对应的实际镀膜厚度所形成的点)变为连续的线，以得到镀膜均匀性轮廓图，以便于通过镀膜均匀性轮廓图得到镀膜区域每个位置处的镀膜情况，从而便于根据镀膜均匀性轮廓图来对光栅基底第一表面的各个位置进行调整、校正，以提高光栅膜层的均匀性水平。

本申请实施例提供的一种光栅膜层的制备方法，测量每个测试片中的第一区域和第二区域之间的高度差，可以包括：

利用台阶仪或原子力显微镜测量每个测试片中的第一区域和第二区域之间的高度差。

可以利用台阶仪或原子力显微镜测量每个测试片中的第一区域和第二区域之间的高度差，以提高实际镀膜厚度的测量精度和准确性，从而便于对光栅基底的第一表面进行准确地加工，以提高光栅膜层的均匀性。

本申请实施例提供的一种光栅膜层的制备方法，利用每个测试片在镀膜区域中的位置、每个测试片表面的实际镀膜厚度通过拟合得到镀膜均匀性轮廓图，可以包括：

利用每个测试片在镀膜区域中的位置、每个测试片表面的实际镀膜厚度通过最小二乘曲线拟合法得到镀膜均匀性轮廓图。

在利用每个测试片在镀膜区域中的位置、每个测试片表面的实际镀膜厚度通过拟合得到镀膜均匀性轮廓图时，可以通过最小二乘曲线拟合法进行拟合，以使得镀膜均匀性轮廓图更能真实地反应镀膜机的实际镀膜情况。

本申请实施例提供的一种光栅膜层的制备方法，测试片沿径向方向均匀安装在镀膜区域中。

测试片可以沿径向方向(即以镀膜区域中与镀膜机中轴线相交的点为圆心所形成的圆形区域的径向方向)均匀安装在镀膜区域中，并且在同一个径向方向上，相邻两个测试片之间可以间隔预设距离(预先根据实际需要或者测量需要而设置的距离)，以便于测试片的安装，并便于根据测试片的位置及测试片表面的实际镀膜厚度进行拟合，以得到镀膜均匀性轮廓图。

本申请实施例提供的一种光栅膜层的制备方法，遮挡件可以为胶带。

测试片表面第一区域所覆盖的遮挡件具体可以为胶带，以便于遮挡件的粘贴和去除。

其中，所使用的胶带具体为能够耐受镀膜机内的温度的胶带(即可以采用高温胶带作为测试片表面所粘贴的胶带)，以尽量避免胶带在镀膜过程中发生熔化等现象，从而尽量减少胶带对实际镀膜厚度测量的影响，以提高实际镀膜厚度测量的准确性。

本申请实施例提供的一种光栅膜层的制备方法，在根据镀膜均匀性轮廓图对光栅基底的第一表面进行加工时，还可以包括：

判断光栅基底第一表面的轮廓形状是否与镀膜均匀性轮廓图的轮廓形状相反，若否，则重复执行根据镀膜均匀性轮廓图对光栅基底的第一表面进行加工的步骤，直至第一表面的轮廓形状与镀膜均匀性轮廓图的轮廓形状相反为止。

在根据镀膜均匀性轮廓图对光栅基底的第一表面进行加工时，还可以同时判断光栅基底第一表面的轮廓形状是否与镀膜均匀性轮廓图的轮廓形状相反，若相反，则结束执行根据镀膜均匀性轮廓图对光栅基底的第一表面进行加工的步骤，若不相反，则重复执行根据镀膜均匀性轮廓图对光栅基底的第一表面进行加工的步骤，直至第一表面的轮廓形状与镀膜均匀性轮廓图的轮廓形状相反为止，以得到满足要求的光栅基底。

本申请实施例提供的一种光栅膜层的制备方法，判断光栅基底第一表面的轮廓形状是否与镀膜均匀性轮廓图的轮廓形状相反，可以包括：

利用干涉仪检测光栅基底第一表面的轮廓形状，以判断第一表面的轮廓形状是否与镀膜均匀性轮廓图的轮廓形状相反。

具体可以利用干涉仪检测光栅基底第一表面的轮廓形状，以判断光栅基底第一表面的轮廓形状是否与镀膜均匀性轮廓图的轮廓形状相反，若不相反，则根据所检测到的轮廓形状重复执行根据镀膜均匀性轮廓图对光栅基底的第一表面进行加工的步骤，并同时利用干涉仪检测光栅基底第一表面的轮廓形状，以判断光栅基底第一表面的轮廓形状是否与镀膜均匀性轮廓图的轮廓形状相反，直至第一表面的轮廓形状与镀膜均匀性轮廓图的轮廓形状相反为止。

利用干涉仪对第一表面的轮廓形状进行检测可以便于提高判断的准确性，从而可以便于提高最终所加工出的光栅基底的精度。其中，所使用的干涉仪具体可以为zygo干涉仪，当然，也可以采用其他干涉仪进行检测，本申请对此不做任何限定。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。另外，本申请实施例提供的上述技术方案中与现有技术中对应技术方案实现原理一致的部分并未详细说明，以免过多赘述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。