一種衍射光學(xue)元件的(de)(de)(de)制(zhi)作(zuo)(zuo)方(fang)法，涉及(ji)微(wei)(wei)光學(xue)器件的(de)(de)(de)制(zhi)作(zuo)(zuo)。1)在基片(pian)(pian)上(shang)制(zhi)作(zuo)(zuo)金屬(shu)(shu)層(ceng)(ceng)；2)涂膠(jiao)，光刻(ke)顯影，腐(fu)蝕(shi)出金屬(shu)(shu)層(ceng)(ceng)作(zuo)(zuo)為(wei)刻(ke)蝕(shi)掩膜，該(gai)金屬(shu)(shu)層(ceng)(ceng)直徑(jing)為(wei)微(wei)(wei)透(tou)鏡(jing)Z外層(ceng)(ceng)環(huan)帶(dai)外徑(jing)；3)按(an)設計(ji)厚度刻(ke)蝕(shi)基片(pian)(pian)形(xing)成(cheng)Z外層(ceng)(ceng)第(di)(di)一個(ge)環(huan)帶(dai)；4)第(di)(di)二次涂膠(jiao)，背面曝光光刻(ke)，顯影，保留光刻(ke)膠(jiao)，側(ce)向(xiang)腐(fu)蝕(shi)步(bu)驟(zou)2)中的(de)(de)(de)金屬(shu)(shu)層(ceng)(ceng)，去除光刻(ke)膠(jiao)；5)正面涂膠(jiao)，背面曝光顯影；6)按(an)設計(ji)厚度刻(ke)蝕(shi)基片(pian)(pian)形(xing)成(cheng)Z外層(ceng)(ceng)第(di)(di)二個(ge)環(huan)帶(dai)；7)重復(fu)步(bu)驟(zou)4)，直到刻(ke)蝕(shi)出所有環(huan)帶(dai)，得(de)到具(ju)有多(duo)臺階的(de)(de)(de)微(wei)(wei)透(tou)鏡(jing)衍射光學(xue)元件。從根本上(shang)避免了傳統套刻(ke)方(fang)法制(zhi)作(zuo)(zuo)微(wei)(wei)透(tou)鏡(jing)帶(dai)來的(de)(de)(de)不可避免的(de)(de)(de)誤差，減少(shao)了制(zhi)作(zuo)(zuo)過(guo)程中的(de)(de)(de)工(gong)藝步(bu)驟(zou)，降低了難度，同時(shi)也(ye)為(wei)制(zhi)作(zuo)(zuo)其他多(duo)臺階器件提(ti)供了途徑(jing)。

　　【專利說明】一種衍射光學(xue)元(yuan)件(jian)的制作(zuo)方法(fa)

　　【技術(shu)領域(yu)】

　　[0001]本(ben)發(fa)明涉(she)及微光學器件的制(zhi)作(zuo)，尤其是涉(she)及無需(xu)套刻對版來(lai)制(zhi)作(zuo)多臺(tai)階微透鏡的一種(zhong)衍射(she)光學元件的制(zhi)作(zuo)方法。

　　【背景技術】

　　[0002]衍(yan)射(she)微透(tou)鏡(jing)(jing)陣列的(de)(de)制備(bei)是基于傳統的(de)(de)折射(she)型微透(tou)鏡(jing)(jing)陣列發展起來的(de)(de)，二者的(de)(de)制作工藝具有(you)傳承性。衍(yan)射(she)微透(tou)鏡(jing)(jing)具備(bei)多(duo)臺階的(de)(de)特性，目前其制作方(fang)法大致分為光刻(ke)膠(jiao)加(jia)離(li)子刻(ke)蝕(shi)(shi)轉(zhuan)移法、束(shu)能(neng)直寫技術(shu)以及灰度掩膜技術(shu)。但是Z為實用，可靠性Z好(hao)的(de)(de)方(fang)法當屬光刻(ke)膠(jiao)加(jia)離(li)子刻(ke)蝕(shi)(shi)轉(zhuan)移的(de)(de)方(fang)法。

　　[0003]對于二元微透鏡，階(jie)梯(ti)形(xing)分布的(de)(de)相位(wei)近(jin)似表(biao)達式(shi)可(ke)以巧妙地克服(fu)在加工(gong)一(yi)個厚度連續(xu)變化(hua)形(xing)狀時遇到(dao)的(de)(de)困難，并且可(ke)以通過一(yi)系列二元振幅掩(yan)(yan)模(mo)(mo)(mo)曝光(guang)(guang)和圖形(xing)轉印(yin)來實現(見Swanson G J.Binary optics technology:the theory and design of mult1-leveldiffractive optical elements[R].MASSACHUSETTS INST OF TECH LEXINGTON LINCOLNLAB,1989.)。在光(guang)(guang)刻(ke)工(gong)藝中(zhong)，二元光(guang)(guang)學(xue)元件的(de)(de)位(wei)相等級數L和所(suo)(suo)需的(de)(de)掩(yan)(yan)模(mo)(mo)(mo)數N之間存在這樣的(de)(de)關系:L=2n。因(yin)此制(zhi)(zhi)(zhi)作(zuo)8相位(wei)臺階(jie)和16相位(wei)臺階(jie)微透鏡分別需要三塊(kuai)和四塊(kuai)掩(yan)(yan)模(mo)(mo)(mo)版(ban)。實際制(zhi)(zhi)(zhi)作(zuo)中(zhong)一(yi)般采用三塊(kuai)掩(yan)(yan)模(mo)(mo)(mo)版(ban)，經(jing)三次光(guang)(guang)刻(ke)和三次刻(ke)蝕技術制(zhi)(zhi)(zhi)造八(ba)相位(wei)(或八(ba)臺階(jie))衍射微透鏡陣(zhen)列，可(ke)基本滿(man)足要求。微透鏡的(de)(de)制(zhi)(zhi)(zhi)作(zuo)工(gong)藝主要包括掩(yan)(yan)模(mo)(mo)(mo)版(ban)的(de)(de)設(she)計和制(zhi)(zhi)(zhi)作(zuo)，利用光(guang)(guang)刻(ke)技術將(jiang)所(suo)(suo)設(she)計的(de)(de)掩(yan)(yan)模(mo)(mo)(mo)版(ban)圖形(xing)轉印(yin)到(dao)光(guang)(guang)刻(ke)膠上，利用干法刻(ke)蝕或濕法刻(ke)蝕技術將(jiang)光(guang)(guang)刻(ke)膠圖形(xing)高保真地轉移到(dao)襯底表(biao)面，形(xing)成所(suo)(suo)需的(de)(de)浮雕結構。

　　[0004]隨(sui)著(zhu)器(qi)件(jian)特征(zheng)尺寸(cun)的(de)(de)減小(xiao)(xiao)，微(wei)透(tou)(tou)鏡(jing)(jing)環帶之間的(de)(de)寬度(du)(du)也隨(sui)之減小(xiao)(xiao)，為(wei)了(le)制(zhi)作(zuo)高精(jing)度(du)(du)的(de)(de)衍射(she)(she)微(wei)透(tou)(tou)鏡(jing)(jing)就(jiu)必須滿(man)足(zu)相應的(de)(de)對(dui)準精(jing)度(du)(du)。常規的(de)(de)套刻(ke)(ke)工(gong)藝(yi)中第η塊掩膜(mo)版(ban)和第η-1塊掩膜(mo)版(ban)是(shi)嚴(yan)格對(dui)準的(de)(de)，環帶線(xian)(xian)條隨(sui)著(zhu)器(qi)件(jian)減小(xiao)(xiao)變得越來越精(jing)細(xi)，細(xi)微(wei)的(de)(de)套刻(ke)(ke)誤差(cha)(cha)將(jiang)導(dao)致衍身寸(cun)效(xiao)率大(da)大(da)降低(見Unno Y.Point-spread function for binary diffractive lensesfabricated with misaligned masks[J].Applied optics,1998，37(16):3401-3407.)。影響衍射(she)(she)效(xiao)率的(de)(de)重要因素有三個:縱向(xiang)刻(ke)(ke)蝕深度(du)(du)誤差(cha)(cha)，橫向(xiang)對(dui)準誤差(cha)(cha)和線(xian)(xian)寬誤差(cha)(cha)，而(er)橫向(xiang)對(dui)準誤差(cha)(cha)對(dui)衍射(she)(she)效(xiao)率影響是(shi)Z大(da)的(de)(de)。因而(er)目前一般的(de)(de)光刻(ke)(ke)精(jing)度(du)(du)嚴(yan)重制(zhi)約了(le)微(wei)透(tou)(tou)鏡(jing)(jing)尺寸(cun)繼(ji)續減小(xiao)(xiao)。工(gong)藝(yi)上(shang)迫(po)切需要一種能(neng)夠擺脫光刻(ke)(ke)精(jing)度(du)(du)限制(zhi)的(de)(de)方法來制(zhi)作(zuo)微(wei)透(tou)(tou)鏡(jing)(jing)。