一种光栅刻蚀机的制作方法

本申请涉及光学加工，具体而言，涉及一种光栅刻蚀机。

背景技术：

1、现有通常的刻蚀机采用离子源面和工件台平行安装，即离子束垂直入射到基片表面。

2、由于刻蚀过程中，离子源发射出高能离子轰击工件表面，使工件温度积累而迅速升高。会引起工件表面损伤和掩膜涂层变质，使良品率下降。同时离子源产生的离子束由于几何结构和射频本身的电磁场特性，存在离子束发散的情况，导致离子束分布在同一面内不均匀。

3、所以要满足使用需求，在真空室内接入工件冷却系统的同时，使工件和离子源之间有一定的相对运动。若为工件固定而离子源移动刻蚀的方式，则在刻蚀大面积工件时，工作效率低，其离子源机构复杂，且也需要接入离子源冷却系统和配套中和器组件，维护复杂，可靠性难以保证，因此通常采用离子源固定的形式。

4、采用离子源固定的形式中，工件台移动和圆周旋转同轴运动时，在真空室内接入一个角度转动的工件台，来调整工件刻蚀角度，但其只能作用在离子源的有效均匀区内，限制了工件的尺寸和质量。或者使用同轴转动的旋转工件台同时安装在角度调整机构上，可以满足使用倾斜角动态可变的刻蚀需求，工件尺寸要求也在离子源的有效均匀区内，但是难以运用在大尺寸厚重矩形工件刻蚀上。若采用更大口径的离子源直接均匀区覆盖来满足大工件的刻蚀，则需要配备更高功率的电源，更大真空室，对真空室的设计，真空泵的需求更高，成本也更高。

技术实现思路

1、本申请的目的是提供一种光栅刻蚀机，能够连续调整光栅工件的刻蚀角度，再结合一维水平往复运动来实时调整刻蚀区域，配合矩形离子束聚焦刻蚀来达到大面积工件表面整体刻蚀以及部分修调的效果。

2、为了实现上述目的，本发明提供了一种光栅刻蚀机，包括壳体，所述壳体包括真空室，所述真空室内安装有偏转台，所述偏转台上设置有用于承载光栅工件的工件架；

3、转动机构，所述偏转台连接在所述转动机构上且可带动所述工件架及其承载的光栅工件在所述真空室中转动；

4、平移机构，所述平移机构安装在所述偏转台上且连接在所述偏转台与所述工件架之间，所述工件架能够负载光栅工件相对所述偏转台平滑移动；

5、离子源发射器，所述离子源发射器固定安装在所述壳体上，用于对动态偏转以及平移的光栅工件进行刻蚀。

6、在可选的实施方式中，所述转动机构包括设置在所述壳体底部的驱动组件以及传动组件，所述驱动组件包括由下向上依次设置的步进电机、减速机、联轴器以及磁流体，所述传动组件包括穿接在所述磁流体中的传动轴，所述传动轴与所述减速机的输出轴通过所述联轴器连接。

7、在可选的实施方式中，所述联轴器部位设置有光电开关组件，所述光电开关组件用于控制所述联轴器的侧摆角度并与控制单元电连接。

8、在可选的实施方式中，所述传动轴的顶端伸入所述壳体中并连接有旋转法兰，所述旋转法兰与所述偏转台连接；

9、所述旋转法兰与所述壳体之间设置有轴承座，所述传动轴的顶部安装有成对设置的推力轴承，所述推力轴承安装在所述轴承座中。

10、在可选的实施方式中，所述转动机构还包括用于辅助所述偏转台侧摆移动的滚轮以及弯曲侧摆轨，所述滚轮安装在所述偏转台的底部，所述弯曲侧摆轨安装在所述壳体内侧底部，所述滚轮坐落在所述弯曲侧摆轨上。

11、在可选的实施方式中，所述弯曲侧摆轨包括成对设置且镜像对称的两道，其中一道所述弯曲侧摆轨的两端设置有限位开关，所述限位开关与所述控制单元电连接。

12、在可选的实施方式中，所述平移机构包括平移驱动机构以及平移传动机构，所述平移驱动机构包括位于所述壳体内部的真空驱动电机以及真空减速机，所述平移传动机构包括滚珠丝杠组件，所述滚珠丝杠组件安装在所述偏转台与所述工件架之间，所述真空减速机的输出端与所述滚珠丝杠组件的侧端之间连接有减速齿轮组。

13、在可选的实施方式中，所述工件架的底部连接有滑块，所述偏转台上安装有直线导轨，所述工件架能够在所述滚珠丝杠组件的带动下并结合所述滑块及所述直线导轨的配合在所述偏转台上往复直线平移。

14、在可选的实施方式中，所述工件架上连接有冷却水管路，所述冷却水管路包括设置在所述壳体中的真空波纹管，所述真空波纹管与所述壳体外部的循环水系统相接，用以通过冷却水的循环对光栅工件进行冷却。

15、在可选的实施方式中，所述离子源发射器包括矩形离子源发射器，所述矩形离子源发射器相对倾斜地安装在所述壳体上，且所述矩形离子源发射器的矩形刻蚀范围正对所述偏转台的中心，以对同时旋转以及平移的动态光栅工件进行刻蚀。

16、通过将光栅工件放置在偏转台的工件架上，并结合转动机构与偏转台的连接，以及工件架与偏转台之间设置的平移机构，能够使工件架负载光栅工件在壳体的真空室内进行侧摆偏转，同时可在偏转台上进行往复平移，最终实现光栅工件在偏转以及平移的同时动态位移状态下的刻蚀。

17、离子源发射器固定安装在壳体上，能够对偏转以及平移的光栅工件进行刻蚀，使光栅工件在其与离子源发射器相对被动的运动关系中得到表面的刻蚀，能够满足大尺寸光栅工件的刻蚀需求。

18、通过偏转以及平移的运动形式，还可实现表面修调的技术效果，满足离子束入射角度0-45°的可调范围，能够将l400mm×w300mm的刻蚀范围内刻蚀不均匀性控制在≤±5％，达到良好的刻蚀效果。

19、本申请的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种光栅刻蚀机，其特征在于，包括壳体，所述壳体包括真空室，所述真空室内安装有偏转台，所述偏转台上设置有用于承载光栅工件的工件架；

2.根据权利要求1所述的光栅刻蚀机，其特征在于，所述转动机构包括设置在所述壳体底部的驱动组件以及传动组件，所述驱动组件包括由下向上依次设置的步进电机、减速机、联轴器以及磁流体，所述传动组件包括穿接在所述磁流体中的传动轴，所述传动轴与所述减速机的输出轴通过所述联轴器连接。

3.根据权利要求2所述的光栅刻蚀机，其特征在于，所述联轴器部位设置有光电开关组件，所述光电开关组件用于控制所述联轴器的侧摆角度并与控制单元电连接。

4.根据权利要求2所述的光栅刻蚀机，其特征在于，所述传动轴的顶端伸入所述壳体中并连接有旋转法兰，所述旋转法兰与所述偏转台连接；

5.根据权利要求3所述的光栅刻蚀机，其特征在于，所述转动机构还包括用于辅助所述偏转台侧摆移动的滚轮以及弯曲侧摆轨，所述滚轮安装在所述偏转台的底部，所述弯曲侧摆轨安装在所述壳体内侧底部，所述滚轮坐落在所述弯曲侧摆轨上。

6.根据权利要求5所述的光栅刻蚀机，其特征在于，所述弯曲侧摆轨包括成对设置且镜像对称的两道，其中一道所述弯曲侧摆轨的两端设置有限位开关，所述限位开关与所述控制单元电连接。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的光栅刻蚀机，其特征在于，所述平移机构包括平移驱动机构以及平移传动机构，所述平移驱动机构包括位于所述壳体内部的真空驱动电机以及真空减速机，所述平移传动机构包括滚珠丝杠组件，所述滚珠丝杠组件安装在所述偏转台与所述工件架之间，所述真空减速机的输出端与所述滚珠丝杠组件的侧端之间连接有减速齿轮组。

8.根据权利要求7所述的光栅刻蚀机，其特征在于，所述工件架的底部连接有滑块，所述偏转台上安装有直线导轨，所述工件架能够在所述滚珠丝杠组件的带动下并结合所述滑块及所述直线导轨的配合在所述偏转台上往复直线平移。

9.根据权利要求7所述的光栅刻蚀机，其特征在于，所述工件架上连接有冷却水管路，所述冷却水管路包括设置在所述壳体中的真空波纹管，所述真空波纹管与所述壳体外部的循环水系统相接，用以通过冷却水的循环对光栅工件进行冷却。

10.根据权利要求7所述的光栅刻蚀机，其特征在于，所述离子源发射器包括矩形离子源发射器，所述矩形离子源发射器相对倾斜地安装在所述壳体上，且所述矩形离子源发射器的矩形刻蚀范围正对所述偏转台的中心，以对同时旋转以及平移的动态光栅工件进行刻蚀。

技术总结
本申请涉及一种光栅刻蚀机，包括壳体，所述壳体包括真空室，所述真空室内安装有偏转台，所述偏转台上设置有用于承载光栅工件的工件架；转动机构，所述偏转台连接在所述转动机构上且可带动所述工件架及其承载的光栅工件在所述真空室中转动；平移机构，所述平移机构安装在所述偏转台上且连接在所述偏转台与所述工件架之间，所述工件架能够负载光栅工件相对所述偏转台平滑移动；离子源发射器，所述离子源发射器固定安装在所述壳体上，用于对动态偏转以及平移的光栅工件进行刻蚀。本发明中能够连续调整光栅工件的刻蚀角度，再结合一维水平往复运动来实时调整刻蚀区域，配合矩形离子束聚焦刻蚀来达到大面积工件表面整体刻蚀以及部分修调的效果。

技术研发人员：周裕涵,徐靖,李亚娜,李衍辉,杜煦
受保护的技术使用者：北京创世威纳科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27