本發(fā)明涉及光柵加工，具體提供一種高精度光柵加工方法。

背景技術(shù)：

1、編碼器作為一種將信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的設(shè)備，在我國工業(yè)、科研和電子產(chǎn)品領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。編碼器的核心基準(zhǔn)部件是光柵，其加工精度直接影響到編碼器的性能，而這與光柵圓周上的條紋數(shù)n有關(guān)。光柵柵距加工的越密、加工精度越高，其獲得的有效分辨力越精準(zhǔn)。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，光柵的制作工藝和成本等因素也會對測量精度產(chǎn)生影響。因此，在選擇光電編碼器時，需要在分辨力、制作工藝和成本等方面進(jìn)行綜合考慮?，F(xiàn)有光柵加工方法包括：

2、1、機(jī)械加工：通過機(jī)械刀具對光柵進(jìn)行切削、磨削等操作，但機(jī)械加工存在加工速度慢、刀具磨損嚴(yán)重、加工成本較高和加工精度低等缺點(diǎn)。

3、2、激光加工：利用高能激光束對光柵進(jìn)行瞬間熔化、蒸發(fā)或化學(xué)反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)對工件的加工，但激光加工的設(shè)備成本較高，能量控制難度大，且生產(chǎn)效率較低。

4、3、電化學(xué)加工：利用電解液中的電流，通過電化學(xué)反應(yīng)對光柵表面進(jìn)行腐蝕，但腐蝕存在不均勻的問題，影響光柵的精度。

5、4、超聲波加工法：通過超聲波振動對光柵進(jìn)行加工，該方法的加工精密度高，加工表面質(zhì)量好，但超聲波加加工速度相對較慢，且對超聲波發(fā)生器和加工工藝的要求較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為解決上述問題，提供了一種高精度光柵加工方法，利用電子束和電感耦合等離子體刻蝕技術(shù)進(jìn)行光柵制備，可以將光柵圖案的精度提升至納米級，并且能夠有效提高光柵圖案邊緣的平整度，此外，為了降低刻蝕過程中產(chǎn)生的熱量對刻蝕邊緣產(chǎn)生影響，本發(fā)明通過低溫刻蝕，減少等離子體中的活性自由基的內(nèi)部擴(kuò)散，進(jìn)一步提高了光柵圖案的精度和完整性。

2、本發(fā)明提供的高精度光柵加工方法，包括：以下步驟：

3、s1：在基底上沉積一層金屬薄膜；

4、s2：在金屬薄膜上旋涂一層電子束膠，烘干后形成電子膠薄膜；

5、s3：通過電子束直寫曝光工藝在電子膠薄膜上形成預(yù)設(shè)光柵圖案；

6、s4：以電子膠薄膜為掩膜，采用sf6氣體作為刻蝕氣體對金屬薄膜進(jìn)行電感耦合等離子體刻蝕，在金屬薄膜上形成預(yù)設(shè)光柵圖案；

7、或，將基底置于溫度低于-110℃的刻蝕室內(nèi)，向基底的電子膠薄膜和金屬薄膜噴射c4f8氣體后，以電子膠薄膜為掩膜，通過電感耦合等離子體刻蝕在金屬薄膜上形成預(yù)設(shè)光柵圖案。

8、優(yōu)選的，金屬薄膜的厚度為50-100nm。

9、優(yōu)選的，基底為硅片或者玻璃。

10、優(yōu)選的，s1中，通過磁控濺射或者離子束沉積工藝在基底上沉積金屬薄膜。

11、優(yōu)選的，s2中，在金屬薄膜的中心滴涂電子束膠，通過100-800rpm轉(zhuǎn)速使電子束膠在離心力作用下旋涂在金屬薄膜上。

12、優(yōu)選的，還包括s5：利用除膠劑清洗金屬薄膜上的電子膠薄膜。

13、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能夠取得如下有益效果：

14、本發(fā)明通過電子束直寫曝光工藝，實(shí)現(xiàn)了對電子膠薄膜上預(yù)設(shè)光柵圖案的精確轉(zhuǎn)移，保證了圖案的高分辨率和準(zhǔn)確性；采用滴涂和旋涂相結(jié)合的方法，確保了電子束膠在金屬薄膜上的均勻分布，避免了涂覆不均的問題。

15、本發(fā)明提供了兩種提高刻蝕邊緣平整度的方法，一種是在低溫條件下使用c4f8氣體作為前驅(qū)氣體在電子膠薄膜上形成的光柵圖案內(nèi)凝結(jié)形成的保護(hù)層，減少后續(xù)刻蝕過程中等離子體中的自由基擴(kuò)散，提高了光柵圖案邊緣的平整度，提高了光柵圖案的完整性；另一種是用sf6氣體作為刻蝕氣體，sf6氣體與刻蝕表面碰撞產(chǎn)生氟化物或碳氟化合物等刻蝕副產(chǎn)物，抑制等離子體中的活性自由基向材料內(nèi)部擴(kuò)散。

16、本發(fā)明的方法將光柵刻線的精度由200nm提高至25nm，并且對獲得的光柵步進(jìn)行電信號評價(jià)，其信號一致性提高了25%。

技術(shù)特征：

1.一種高精度光柵加工方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的高精度光柵加工方法，其特征在于，所述金屬薄膜的厚度為50-100nm。

3.如權(quán)利要求1所述的高精度光柵加工方法，其特征在于，所述基底為硅片或者玻璃。

4.如權(quán)利要求1所述的高精度光柵加工方法，其特征在于，所述s1中，通過磁控濺射或者離子束沉積工藝在所述基底上沉積所述金屬薄膜。

5.如權(quán)利要求1所述的高精度光柵加工方法，其特征在于，所述s2中，在所述金屬薄膜的中心滴涂電子束膠，通過100-800rpm轉(zhuǎn)速使電子束膠在離心力作用下旋涂在所述金屬薄膜上。

6.如權(quán)利要求1所述的高精度光柵加工方法，其特征在于，還包括：s5：利用除膠劑清洗所述金屬薄膜上的電子膠薄膜。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及光柵加工技術(shù)領(lǐng)域，具體提供一種高精度光柵加工方法，首先，在基底上沉積一層金屬薄膜，并在金屬薄膜上旋涂一層電子束膠，烘干后獲得電子膠薄膜；設(shè)定電子束槍的參數(shù)，通過電子束直寫曝光工藝在電子膠薄膜上形成想要制備的預(yù)設(shè)光柵圖案，以帶有預(yù)設(shè)光柵圖案電子膠薄膜為掩膜，對金屬薄膜進(jìn)行電感耦合等離子體刻蝕，將電子膠薄膜上的預(yù)設(shè)光柵圖案轉(zhuǎn)移到金屬薄膜上，形成光柵。本發(fā)明利用電子束和電感耦合等離子體刻蝕技術(shù)將光柵圖案刻劃線的精度提升至25納米以內(nèi)，極大提高了刻畫精度，并且通過低溫刻蝕有效提高了光柵圖案邊緣的平整度。

技術(shù)研發(fā)人員：茍敬德,焦環(huán)宇,陳海倫,趙亮,徐月,鄭偉光,楊尚
受保護(hù)的技術(shù)使用者：長春禹衡光學(xué)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10