CN109116456A - 母版光栅制作方法 - Google Patents

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冯新凯
古克义
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Abstract

本发明公开了一种母版光栅制作方法，该方法包括以下步骤：采用光刻法以母版基片为原料制作光刻胶光栅，对所得光刻胶光栅进行镀膜操作，得到所述母版光栅。该方法无需刻蚀操作，避免使用价格昂贵的刻蚀设备，工艺简单，操作方便。

Description

母版光栅制作方法
技术领域
本发明涉及一种母版光栅制作方法，属于光栅制作领域。
背景技术
光栅作为一种优良的色散元件，广泛运用于光通信领域、光谱分析领域。近年来，特别是光刻法全息光栅工艺的出现，大大提高了光栅的制作效率和光栅质量，使光栅得以在更广泛的领域里发挥作用。
制作光栅主要采用复制方法，复制方法中需要使用大量的母版，母版大都为玻璃材质(包括但不限于熔石英、ULE、K9等)。目前母版的制作主要采用光刻法，采用光刻法制作全息母版光栅的工艺流程为：涂胶—曝光—显影—刻蚀。
上述光刻法中的刻蚀工艺无法避免，刻蚀工艺所需刻蚀设备价格昂贵，刻蚀工艺要求苛刻，操作过程中稍有不慎，就无法保证所得母版的刻蚀均匀性。采用光刻法大批量制作母版光栅，其难度高，效率低，不适用于大规模的生产。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种母版光栅制作方法，该方法无需刻蚀操作，避免使用价格昂贵的刻蚀设备，工艺简单，操作方便。
本发明提供的光栅母版制作方法，包括以下步骤：
采用光刻法以母版基片为原料制作光刻胶光栅，对所得光刻胶光栅进行镀膜操作，得到所述母版光栅。
优选地，所述母版基片的基片材料为玻璃材料。
优选地，所述光刻法包括以下步骤：依序对母版基片进行涂覆光刻胶操作、紫外曝光操作和显影。
优选地，还包括在所述涂覆光刻胶操作前依序对所述母版基片进行第一等离子处理和涂覆增粘剂操作。
优选地，所述第一等离子处理为等离子轰击处理；所述第一等离子处理条件为：工作气体为氧气和/或氩气，所述工作气体流量为5-30sccm，功率为100-300W，处理时间为10-30分钟。
优选地，所述涂覆增粘剂操作包括用稀释剂稀释增粘剂的操作，所述增粘剂为六甲基二硅胺烷，所述稀释剂为丙二醇甲醚醋酸酯，所述增粘剂与所述稀释剂按体积比1：2～1：4进行稀释。
优选地，还包括对所述母版基片进行清洗操作，所述清洗操作为超声波清洗。
优选地，所述超声波清洗包括以下步骤：
1)将所述母版基片浸入第一清洗液中，进行第一超声清洗处理；
2)将完成所述第一超声清洗处理后的所述母版基片浸入所述第二清洗液中，进行第二超声清洗处理；
3)将完成所述第二超声清洗处理的所述母版基片依序分别浸入酒精和蒸馏水中，进行第三超声清洗处理。
优选地，所述步骤1)中第一超声清洗液由NH4OH和H2O按体积比为1:2～1:5混合而成；所述步骤2)中第二超声清洗液由HCl和H2O按体积比为1:4～1:8混合而成；
进一步更优选地，所述步骤1)中第一超声清洗液由NH4OH和H2O按体积比为1：3混合而成；
进一步更优选地，所述步骤2)中第二超声清洗液由HCl和H2O按体积比为1：5混合而成。
优选地，还包括在所述显影操作后对所述母版基片进行第二等离子处理。
优选地，所述第二等离子处理包括以下步骤：
1)进行预等离子处理，所述预等离子处理条件：工作气体为氧气，所述工作气体流量为10-30sccm，功率为100-200W；处理时间1-2分钟；
2)进行再等离子处理，所述再等离子处理条件：工作气体为氩气，所述工作气体流量为10-20sccm，功率为100-300W；处理时间为1-2分钟。
优选地，所述镀膜操作为依序在所述母版基片表面镀上至少一层金属膜和至少一层非金属膜。
优选地，所述金属膜为Cr膜；所述非金属膜为SiO2膜；所述金属膜厚度为10-50nm；所述非金属膜厚度为30-100nm
本发明的有益效果包括但不限于：
(1)本发明所提供的母版光栅制作方法，先利用光刻法制作光刻胶光栅，然后在光刻胶光栅表面镀上至少一层金属膜，然后在金属膜上再镀至少一层非金属膜，即可形成母版光栅。该方法避免刻蚀步骤，降低生产成本，生产难度降低，生产效率提供，能实现大规模批量生产的母版光栅。
(2)本发明所提供的母版光栅制作方法，工艺简单，操作方便，减少刻蚀操作造成的废品数量，提高产品良品率，所得母版光栅重复性好，产品一致性高。
附图说明
图1是本发明所提供的母版光栅制作方法工艺流程示意图；
图2是本发明所提供的母版光栅制作方法操作过程示意图；
图3是本发明所提供的优选实施例中母版光栅制作方法制作过程状态示意图；
图4是本发明所提供的优选实施例中晶片真空涂胶机结构示意图；
图5是本发明所提供的优选实施例中百级洁净紫外固化箱立体示意图；
图6是本发明所提供的优选实施例中百级洁净紫外固化箱内部主视示意图；
图7是本发明所提供的优选实施例中恒温显影机主视视结构示意图；
图8是本发明所提供的优选实施例中恒温显影机侧视结构示意图；
图9是本发明所提供的优选实施例1中所得母版光栅的扫描电镜结果示意图。
图例说明：
图3中：a、母版基片；b、增粘剂层；c、光刻胶层；d、金属膜层；e、非金属膜层；A、光刻胶光栅；B、母版光栅；
图4中：1、盒状座体；2、盖子；3、涂胶装置；4、可开启窗口；5、抽气装置；6、尾气处理装置；7、驱动装置；11、支撑台；111、凹槽；12、升降台；13、转盘；14、支撑台腔体；21、进气孔；31、储胶瓶；32、出胶管；33、出胶口；51、抽气管；52、抽气泵；61、碱性槽；62、酸性槽；
图5～6中：1、箱体；11、烘烤腔室；2、箱门；3、控制器；31、电源接口；41、风机；42、风道；43、第一过滤板；44、第二过滤板；5、热灯管；61、热光强度探测仪；62、空气粒子检测仪；63、显示屏；71、滑移管道；72、电动推杆；73、盖板；74、隔热块；8、温度探测仪；9、产品电动旋转台；10、操作面板。
图7～8中：1、温控装置；2、调压装置；3、显影装置；4、微型气泵；5、制冷压缩机；6、显影液储液罐；7、清洗液储液罐；8、调压管道；9、加热盘；10、制冷管；11、连接管道；31、外壳；32、防溅罩；33、喷嘴；34、真空吸盘；35、旋转电机；36、水泵；37、导管层；38、环状导管。
具体实施方式
下面结合实施例详述本发明，但本发明并不局限于这些实施例。
参见图1，所述母版光栅制作方法，包括以下步骤：
采用光刻法以母版基片为原料制作光刻胶光栅，对所得光刻胶光栅进行镀膜操作，得到所述母版光栅。
本发明提供的上述方法通过光刻胶、紫外曝光、显影和镀膜操作，通过曝光步骤在已经涂覆光刻胶的母版基片表面形成所需图案，可选的，曝光操作中，可采用紫外曝光机曝光或双光束紫外光干涉曝光。避免使用刻蚀操作，降低生产成本，提高生产效率，提高了所得母版光栅的成品率，减少了刻蚀对材料的损伤。优选地，在所述曝光操作后，还包括对所述母版基片进行干燥处理。可选的，所用光刻胶为正性或负性光刻胶，光刻胶涂覆方式采用旋涂方式。此处为详细说明操作按现有方法进行即可。
优选地，所述母版基片的基片材料为玻璃材料。该玻璃材料包括但不限于K9、ULE、熔石英。本发明提供方法尤其适用于以玻璃材料作为母版基片的条件下，制备母版光栅。
优选地，所述光刻法包括以下步骤：依序对母版基片进行涂覆光刻胶操作、紫外曝光操作和显影。
优选地，还包括在所述涂覆光刻胶操作前对所述母版基片依序进行第一等离子处理和涂覆增粘剂操作。可选的，所述第一等离子处理为等离子轰击处理。通过进行等离子轰击，能提高母版基片对增粘剂的结合力，从而进一步提高母版基片对光刻胶的粘结能力。
优选地，所述第一等离子处理条件为：工作气体为氧气和/或氩气，所述工作气体的气体流量为5-30sccm，功率为100-300W，处理时间为10-30分钟。等离子轰击处理中所用等离子为氧等离子和/或氩等离子。
优选地，所述涂覆增粘剂操作包括用稀释剂稀释增粘剂的操作，所述增粘剂为六甲基二硅胺烷，所述稀释剂为丙二醇甲醚醋酸酯，所述增粘剂与所述稀释剂可以按现有常用稀释比例进行稀释，也可以不使用稀释剂。例如所述增粘剂与所述稀释剂按体积比5：0～1：5进行稀释。更优选地该比例为1：2～1：4。
增粘剂占比过高，则增粘剂厚度太大，增粘剂占比过低，则增粘剂厚度太小，这两种情况均不利于光刻胶与母版基片的结合力。为保证光刻胶与母版基片的粘结力，需对增粘剂进行一定比例的稀释。
优选地，还包括对所述母版基片进行清洗操作，所述清洗操作为超声波清洗。
优选地，所述超声波清洗包括以下步骤：
1)将所述母版基片浸入第一清洗液中，进行第一超声清洗处理；
2)将完成所述第一超声清洗处理后的所述母版基片浸入所述第二清洗液中，进行第二超声清洗处理；
3)将完成所述第二超声清洗处理的所述母版基片依序分别浸入酒精和蒸馏水中，进行第三超声清洗处理。
优选地，所述第一超声清洗液由NH4OH和H2O按体积比为1:2～1:5混合而成；所述第二超声清洗液由HCl和H2O按体积比为1:4～1:8混合而成。
更优选地，所述第一超声清洗液由NH4OH和H2O按体积比为1：3混合而成；所述第二超声清洗液由HCl和H2O按体积比为1：5混合而成。
优选地，还包括在显影操作后对所述母版基片进行第二等离子处理。
通过在显影后进行等离子处理，能清理光刻胶的光栅槽中显影后残留的光刻胶，其二是对光刻胶光栅槽中的基片区域进行表面改性，以增强后续镀膜操作中膜层与基片的结合力。
优选地，所述第二等离子处理包括以下步骤：
1)进行预等离子处理，所述预等离子处理条件：工作气体为氧气，所述工作气体流量为10-30sccm，功率为100-200W；处理时间1-2分钟；
2)进行再等离子处理，所述再等离子处理条件：工作气体为氩气，所述工作气体流量为10-20sccm，功率为100-300W；处理时间为1-2分钟。
本发明中各等离子处理条件中，功率均是指等离子设备的工作功率。
优选地，所述镀膜操作为依序在所述母版基片表面镀上至少一层金属膜和至少一层非金属膜。
优选地，所述金属膜为Cr膜；所述非金属膜为SiO2膜；所述金属膜厚度为10-50nm；所述非金属膜厚度为30-100nm。
参见图2，具体母版光栅制作方法，包括以下步骤：
S1：提供一个母版基片；
S2：对母版基片进行清洁；
S3对清洁后的母版基片进行表面改性处理；
S4：在表面改性处理后的母版基片上涂覆一层增粘剂，然后再涂覆一层光刻胶；
S5：将涂有增粘剂和光刻胶的基片进行烘干；
S6：将烘干后的基片进行紫外曝光；
S7：将曝光后的基片进行显影；
S8：将显影后的基片烘烤后进行等离子处理；
S9：将等离子处理后的基片进行镀膜，先镀一层金属膜Cr，再镀一层非金属膜SiO2。
此即形成母版光栅。本发明不需要刻蚀，即可得到母版光栅，且工艺简单，操作方便。
所述涂覆增粘剂和光刻胶的步骤可以通过现有各类旋涂涂胶机进行。优选地，所述涂覆增粘剂和光刻胶的步骤通过晶片真空涂胶机进行，如CN 201821131501.3中所示。
如图4所示，晶片真空涂胶机包括：盒状座体、涂胶腔体、盖子、涂胶装置、可开启窗口、抽气装置及尾气过滤装置；
其中，所述涂胶腔体设置在所述盒状座体内，所述盒状座体上部被所述盖子密封覆盖，所述盒状座体与所述抽气装置的一端相连，所述抽气装置的另一端与所述尾气过滤装置相连，所述可开启窗口设置在所述盒状座体内。
优选地，所述盒状座体包括支撑台、升降台和设置在升降台上可吸附待涂胶晶片的转盘。所述待涂胶晶片为母版基片。
优选地，所述支撑台上设有与所述升降台配合的凹槽；
所述升降台由设置再所述凹槽底部的驱动装置驱动升降。
优选地，所述涂胶腔体设置在所述升降台上，并可通过升降台联动而进行升降。
优选地，所述盖子能够与盒状座体密封配合，所述盖子上设置有进气孔。
优选地，所述涂胶装置包括储胶瓶、出胶管和设置在出胶管一端的出胶口。出胶管32的另一端与储胶瓶31相连通。
优选地，所述出胶口设置在盒体内且位于转盘中心上方。
优选地，所述抽气装置包括抽气管及抽气泵；所述抽气管与涂胶腔体相连接。
优选地，所述尾气过滤装置包括碱洗槽、酸洗槽及联通管道；
其中，所述碱洗槽与所述抽气装置连接，所述酸洗槽与所述碱洗槽连接。
优选地，所述可开启窗口设置在所述转盘的上部，用于涂胶的晶片可通过所述可开启窗口取放。
上述涂胶机可以实现不开启上盖，即可取放基片；设置有尾气处理装置，可以实现涂胶过程中的尾气处理。
需要分别对涂覆光刻胶操作后以及显影操作后的母版基片进行烘干或烘烤操作。可以采用现有的各类烘箱进行上述操作。优选为，所述烘干或烘烤操作在CN201810086865.2中进行。
优选地，所述烘干或烘烤操作在百级洁净紫外固化箱中进行。所述百级洁净紫外固化箱包括：具有一腔室的箱体，和安装于箱体前侧的箱门；所述箱体内安装有空气粒子检测仪和紫外固化一体***；所述紫外固化一体***包括控制器，及电连接于控制器的送风机构、紫外线发生装置、紫外光强度探测仪、产品电动旋转台和温度探测仪；其中，
所述产品电动旋转台安装于腔室的底部，用于放置母版基片，并带动该产品旋转；
所述温度探测仪用于检测腔室内的温度，并向控制器传输相应的温度检测信号；
所述紫外光强度探测仪用于测量腔室内的紫外线强度，并向控制器传输相应的强度检测信号；
所述送风机构包括一送风机，所述腔室与箱体的外部之间设置有风道，所述送风机安装于风道内，用于将箱体外的空气送入到腔室内，以调节腔室内的温度；
所述空气粒子检测仪安装于风道内，用于实时监测箱体内的空气质量是否达到百级洁净标准；
所述紫外线发生装置包括安装于腔室的顶壁上的若干紫外灯管，用于产生紫外光线，所述控制器配置有紫外灯驱动电路，用于控制紫外灯管的亮灭及调节其功率；
所述箱体的外侧安装有操作面板，所述操作面板与控制器电连接。
优选地，所述箱门和腔室的内壁上覆盖有紫外反射层。
优选地，所述风道内还安装有过滤组件，用于过滤由箱体外进入到腔室内的空气。
优选地，所述过滤组件包括第一过滤板和第二过滤板，分别安装于送风机的前、后侧。
优选地，所述腔室的顶部竖直穿设有滑移管道，所述紫外光强度探测仪安装于该滑移管道内；所述滑移管道的底部转动连接有可翻转的盖板；所述滑移管道的顶部安装有电动推杆，所述电动推杆的杆体与该紫外光强度探测仪连接；所述电动推杆与控制器电连接；所述控制器被配置为间歇性地控制电动推杆将紫外光强度探测仪推出至滑移管道。
优选地，所述盖板的底面覆盖有紫外反射层。
优选地，所述紫外光强度探测仪的前端固定有隔热块。
百级洁净紫外固化箱通过利用风机和温度探测仪，使得腔室的温度能够得到较好地控制；百级洁净紫外固化箱中外来的空气经过滤网过滤，能够达到去除空气中颗粒杂质的目的，且能够实时监测箱体内气体颗粒物浓度；百级洁净紫外固化箱中固化效果良好，利用产品电动旋转台承载母版基片，以便母版基片受热更均匀；百级洁净紫外固化箱利用紫外光强度探测仪来检测紫外光强度，从而据此调节紫外灯管的功率，实现节能、准确地目的。
上述显影操作可以在现有设备中进行，优选为如CN201720555015.1中公开的恒温显影机。
参见图优选地，恒温显影机包括温控装置、显影装置、调压装置、显影液储液罐和清洗液储液罐；所述显影液储液罐的底部设置有加热盘，显影液储液罐内部设置有制冷管，加热盘与温控装置电连接，制冷管与一制冷压缩机连接，制冷压缩机与温控装置电连接，显影液储液罐内设置有温度传感器，温控装置中设置有变频器，温度传感器和制冷压缩机皆与变频器电信号连接；所述调压装置中设有两个微型气泵，两个微型气泵分别通过两根调压管道分别与显影液储液罐和清洗液储液罐连通；
显影装置包括外壳、水平设置于外壳上端的防溅罩以及设置于防溅罩内部上方的两个喷嘴，外壳内设置有旋转电机，旋转电机的转轴穿过外壳上端与一真空吸盘固定连接，真空吸盘位于防溅罩内；显影液储液罐和清洗液储液罐分别通过两根连接管道与两个喷嘴连通。母版基片固定于真空吸盘上。
其中，所述显影液储液罐和清洗液储液罐内均设置有压力传感器，调压装置分别与两个压力传感器电信号连接。
其中，所述显影液储液罐罐体设有真空隔热层。
其中，所述防溅罩内侧设置有导管层，导管层由许多细小导管组成，细小导管的一端朝向防溅罩轴心设置，另一端与一位于外壳内部的环状导管连通，环状导管连接外壳内部一水泵的进水口，水泵的出水口连接显影装置外一废水池。
该恒温显影机可以使显影液保持恒定的温度，排除外界环境温度对显影液温度的影响，使显影工艺更稳定，而且温度变频可调，使温度更加稳定；该恒温显影机其旋转电机的转速可调，显影液喷洒更均匀，显影效果更好。该恒温显影机喷嘴喷出的显影液的压力可调，使显影液喷洒更精确，节省了显影液的消耗，避免了不必要的浪费，同时显影效果也更好；增设了新型的带有导管层的防溅罩，能把具有腐蚀性的显影液及时排出，不会对防溅罩造成损害，增加了显影装置的使用寿命。结构优良，设计巧妙，实用性强，显影效率高。
实施例
如无特别说明，本发明的实施例中的原料均通过商业途径购买。
图1为本发明母版光栅制作方法的流程图，该方法包括如下步骤：
采用光刻法以母版基片为原料制作光刻胶光栅，对所得光刻胶光栅进行镀膜操作，得到所述母版光栅。
图2为本发明母版光栅制作方法的流程图，该方法包括如下步骤：
S1：提供一个母版基片；
S2：对母版基片进行清洁；
S3对清洁后的母版基片进行表面改性处理；
S4：在表面改性处理后的母版基片上涂覆一层增粘剂，然后再涂覆一层光刻胶；
S5：将涂有增粘剂和光刻胶的基片进行烘干；
S6：将烘干后的基片进行紫外曝光；
S7：将曝光后的基片进行显影；
S8：将显影后的基片烘烤后进行等离子处理；
S9：将等离子处理后的基片进行镀膜，先镀一层金属膜Cr，再镀一层非金属膜SiO2。
实施例1本发明提供方法制作母版光栅1#～4#
参见图3，在经过超声波清洗的母版基片a表面进行第一等离子处理，之后涂覆增粘剂b。在增粘剂上涂覆光刻胶。其中在涂覆增粘剂前先用稀释剂稀释增粘剂后，再进行涂覆。其中所用增粘剂为六甲基二硅胺烷，稀释剂为丙二醇甲醚醋酸酯。
烘干涂有增粘剂和光刻胶的母版基片后进行紫外曝光，之后再进行显影，得到具有预设形状的光刻胶光栅A。烘干光刻胶光栅A后进行第二等离子处理。
其中超声波清洗包括以下步骤：
1)将母版基片浸入第一清洗液中，进行第一超声清洗处理；
2)将完成第一超声清洗处理后的母版基片浸入第二清洗液中，进行第二超声清洗处理；
3)将完成第二超声清洗处理的母版基片依序分别浸入酒精和蒸馏水中，进行第三超声清洗处理。
其中第二等离子处理包括以下步骤：1)进行预等离子处理；2)进行再等离子处理。
然后将经过第二等离子处理的光刻胶光栅A进行镀膜，首先镀上金属膜d，金属膜d为Cr膜。金属膜d覆盖光刻胶光栅A的所有表面。之后在金属膜d上镀上非金属膜e，该非金属膜e为SiO2膜，得到母版光栅B。母版光栅1#～4#中所用参数如表1所列。
表1
按表1中所列参数指标得到的母版光栅，在镀金后的衍射效率及光栅的稳定性、胶层的结合力方面均能达到与刻蚀方案下得到的母版光栅的性能。
实施例2晶片真空涂胶机
实施例1中增粘剂和光刻胶的涂覆操作中采用晶片真空涂胶机进行。
参见图4，该晶片真空涂胶机包括：盒状座体1、盖子2、涂胶装置3、可开启窗口4、抽气装置5及尾气过滤装置6；所述盒状座体1包括支撑台11、升降台12和设置在升降台12上可吸附晶片的转盘13；转盘13由一电机驱动转动；所述盖子2可与支撑台腔体14密封配合；盖子2上设置有进气孔21；所述涂胶装置3包括出胶管32和设置在出胶管32一端的出胶口33；出胶管32的另一端与储胶瓶31相连通。所述出胶口33设置在罩体2内且位于转盘13中心上方；所述可开启窗口4便于取放母版基片；所述抽气装置5包括抽气管51及抽气泵52；所述尾气过滤装置6包括碱洗槽61、酸洗槽62及联通管道63。
所述支撑台11上设置有一与升降台12配合的凹槽111；升降台12由一设置在凹槽111底部的驱动装置7驱动升降；
所述支撑台腔体14上开有一可开启窗口4，当开始涂胶或涂胶结束时，方便取放晶片；
在涂胶过程中，抽气泵52处于工作状态，将支撑台腔体14内的废气通过气管51抽出，同时将废气输送至碱性槽61和酸性槽62中，实现废气净化。在抽气泵52工作时，空气通过进气孔21进入支撑台腔体14中，避免支撑台腔体14内出现负压。
使用时，将晶片放置在转盘13上，进胶装置31将胶经进胶管32送至出胶口33上滴在晶片中心，转盘13带动晶片转动，通过离心力使滴在晶片中心的胶水向外扩展，均匀涂抹在晶片上。涂胶完成后，第一液压驱动装置7驱动升降台12和转盘13向上移动；然后开启窗口4，将涂胶后的晶片取出，并重新放置一片待涂胶晶片；在涂胶过程中，抽气泵52持续工作，并将支撑台腔体14内的废气输送至碱性槽61和酸性槽62，同时外界空气通过进气孔21进入支撑台腔体14，避免支撑台腔体14内产生负压。
实施例3百级洁净紫外固化箱
实施例1中的烘干和烘烤步骤在百级洁净紫外固化箱中进行。
参见图5～6百级洁净紫外固化箱包括具有一腔室11的箱体1，和安装于箱体1前侧的箱门2；箱体1内安装有紫外固化一体***。同时，箱门2和腔室11的内壁上覆盖有紫外反射层。
其中，上述的紫外固化一体***包括控制器3，及电连接于控制器3的送风机构、紫外线发生装置、紫外光强度探测仪6、产品电动旋转台9和温度探测仪8。箱体1的外侧安装有操作面板10和电源接口31，电源接口31、操作面板10与控制器3电连接。
产品电动旋转台9安装于腔室11的底部，用于放置母版基片，并带动该母版基片旋转；如此能够使得母版基片的受光更加均匀。
温度探测仪8用于检测腔室11内的温度，并向控制器3传输相应的温度检测信号。
紫外光强度探测仪6用于测量腔室11内的紫外线强度，并向控制器3传输相应的强度检测信号。
送风机构包括一送风机41，腔室11与箱体1的外部之间设置有风道42，送风机41安装于风道42内，用于将箱体1外的空气送入到腔室11内，以调节腔室11内的温度。风道42内还安装有过滤组件，用于过滤由箱体1外进入到腔室11内的空气。本实施例中，过滤组件包括第一过滤板43和第二过滤板44，分别安装于送风机41的前、后侧。
空气粒子检测仪62安装于风道42内，用于实时监测箱体1内的空气质量是否达到百级洁净标准；以及将检测参数传输至控制器3；箱体1上还安装有显示屏63，显示屏63与控制器3电连接，控制器3将该检测参数显示于该显示屏上。
紫外线发生装置包括安装于腔室11的顶壁上的若干紫外灯管5，用于产生紫外光线，控制器3配置有紫外灯驱动电路，用于控制紫外灯管5的亮灭及调节其功率。
腔室11的顶部竖直穿设有滑移管道71，紫外光强度探测仪6安装于该滑移管道71内；滑移管道71的底部转动连接有可翻转的盖板73；盖板73的底面覆盖有紫外反射层。滑移管道71的顶部安装有电动推杆72，电动推杆72的杆体与该紫外光强度探测仪6连接；另外，紫外光强度探测仪6的前端固定有隔热块74。电动推杆72与控制器3电连接控制器3被配置为间歇性地控制电动推杆72将紫外光强度探测仪6推出至滑移管道71。如此，可避免紫外光强度探测仪6长期处于温度较高的腔室11内而受到影响。
实施例4恒温显影机
实施例1中显影操作在恒温显影机中进行。
参见图7～8，该恒温显影机，包括温控装置1、调压装置2、显影装置3、显影液储液罐6和清洗液储液罐7；所述显影液储液罐6的底部设置有加热盘9，显影液储液罐6内部设置有制冷管10，加热盘9与温控装置1电连接，制冷管10与一制冷压缩机5连接，制冷管10裸露在显影液储液罐6外部的部分套有隔热层，防止冷气不必要消耗，制冷压缩机5与温控装置1电连接并受其电信号控制，所述显影液储液罐6罐体设有真空隔热层。显影液储液罐6内设置有温度传感器，温控装置1中设置有变频器，温度传感器和制冷压缩机5皆与变频器电信号连接；调压装置2上设有分别用于调节两个微型气泵4的输出气压的两个调压旋钮，可通过控制调压旋钮来控制喷嘴33喷出的显影液压力：调压装置2中设有两个微型气泵4,两个微型气泵4分别通过两根用于调节储液罐2内压力的调压管道8分别与显影液储液罐6
和清洗液储液罐7连通；显影装置3包括外壳31、水平设置于外壳31上端的圆台形的防溅罩32以及设置于防溅罩32内部上方的两个喷嘴33；外壳31内设置有旋转电机35，旋转电机35的转速可调；旋转电机35的转轴穿过外壳31上端与一真空吸盘34固定连接，真空吸盘34下方连接有真空泵，可通过真空泵抽气，把晶片牢牢吸附在真空吸盘34上，真空吸盘34位于防溅罩32内；母版基片固定于真空吸盘34上。显影液储液罐6和清洗液储液罐7分别通过两根连接管道11与两个喷嘴33连通。进一步的，所述显影液储液罐6和清洗液储液罐7内均设置有压力传感器，调压装置2分别与两个压力传感器电信号连接。
进一步的，所述防溅罩32内侧设置有一层导管层37，导管层37由许多由耐腐蚀材料制成的细小导管组成，细小导管的一端朝向防溅罩37轴心设置，另一端与一位于外壳31内部的环状导管38连通，环状导管38连接外壳31内部一水泵36的进水口，水泵36的出水口连接显影装置3外一废水池，当进行显影步骤时，高速旋转的晶片会把滴在其表面多余的显影液甩到导管层37上，滴在导管层37上的显影液被细小导管吸入，经过环状导管38和水泵36的抽吸作用后被排出到显影装置3外的一废水池中：所述喷洒显影液的喷嘴33只朝向吸盘34即晶片方向喷洒，喷洒清洗液的喷嘴33不但向吸盘34方向喷洒，同时还向四周的导管层37喷洒清洗液，做到同时清洗晶片和导管层37上的显影液。
该恒温显影机工作流程如下：
先利用温控装置1将显影液储液罐6中的显影液调节至合适的温度；待显影液的温度保持在合适温度后，将在紫外光下曝光后的晶片放置在真空吸盘34上吸住，开启旋转电机35使真空吸盘34带着晶片开始旋转，通过调整旋转电机35的转速，调节晶片的转速；而后开启水泵36，使四周的导管层37做好吸收显影液的准备：接着利用调压装置2往显影液储液罐6中通入空气加压，使得显影液通过设置在显影液储液罐6底部的连接管道11从其中一个喷嘴33喷撒而出，通过调整显影液储液罐6内的压力，来调整喷嘴33喷出的显影液的压力，使得显影液均匀覆盖在旋转中的晶片上，通过控制显影时间和显影液的压力，达到最终的显影效果；待显影步骤完成后，同理可控制调压装置2使清洗液通过另一个喷嘴33喷出，对晶片和四周的导管层37进行清洗。
对比例1现有刻蚀法制作光栅母版D1
以与实施例1相同的原料，采用刻蚀法制备得到母版光栅。刻蚀法步骤如下：
S1：提供一个母版基片；
S2：对母版基片进行清洁；
S3：对清洁后的母版基片进行表面改性处理；
S4：在表面改性处理后的母版基片上涂覆一层增粘剂，然后再涂覆一层光刻胶；
S5：将涂有增粘剂和光刻胶的基片进行烘干；
S6：将烘干后的基片进行紫外曝光；
S7：将曝光后的基片进行显影；
S8：将显影后的基片烘烤后进行离子束刻蚀；
S9：将离子束刻蚀后的基片进行等离子清洗，以去掉光栅表面的残余光刻胶。即可得到刻蚀母版D1。
在上述步骤中，其中步骤S8用到的设备价格昂贵，且刻蚀工艺要求苛刻。与实施例1中的步骤区别在于S8和S9步骤。
测定衍射效率：以通讯波段1200l/mm光栅为例，用一束波长1550nm的P光照射到光栅表面，照射所用光束与光栅法线所成角度为75°。测试光栅的衍射光强度，衍射光强度与入射光强度的比值，即为衍射效率。
为对比实施例1和对比例1得到的光栅的性能，常规做法是测试光栅镀金后的衍射效率和光栅在复制分离后，母版光栅的光栅条纹是否会损伤。
经验证，将实施例1得到的母版光栅B和对比例中得到的母版光栅D1在相同条件下镀一层金膜，膜层厚度约120nm。测试其衍射效率，测试结果显示，母版光栅B和母版光栅D1的衍射效率相当。
将镀金后的母版光栅B和母版光栅D1在相同条件下进行胶合复制，并分离，结果显示分离后得到的子光栅性能相当，且母版光栅B和母版光栅D1均没有出现光栅条纹损伤的情况。实施例1中所得母版光栅侧面扫描电镜结果图如图9所示，由图可见，本发明提供方法所得光栅结构完整，边界清晰，没有损伤。
通过综合性能检测发现，实施例1和对比例1中所得母版光栅的各项性能基本相同。
以上所述，仅是本发明的几个实施例，并非对本发明做任何形式的限制，虽然本发明以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

Claims (10)

1.一种母版光栅制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
采用光刻法以母版基片为原料制作光刻胶光栅，对所得光刻胶光栅进行镀膜操作，得到所述母版光栅。
2.根据权利要求1所述的母版光栅制作方法，其特征在于，所述母版基片的基片材料为玻璃材料；
优选的，所述光刻法包括以下步骤：依序对母版基片进行涂覆光刻胶操作、紫外曝光操作和显影；
优选的，还包括对所述母版基片进行清洗操作，所述清洗操作为超声波清洗；
优选的，所述镀膜操作为依序在所述母版基片表面镀上至少一层金属膜和至少一层非金属膜。
3.根据权利要求2所述的母版光栅制作方法，其特征在于，所述母版光栅制作方法还包括：在所述涂覆光刻胶操作前依序对所述母版基片进行第一等离子处理和涂覆增粘剂操作。
4.根据权利要求3所述的母版光栅制作方法，其特征在于，所述第一等离子处理为等离子轰击处理；
所述第一等离子处理条件为：工作气体为氧气和/或氩气，所述工作气体流量为5-30sccm，功率为100-300W，处理时间为10-30分钟。
5.根据权利要求2所述的母版光栅制作方法，其特征在于，所述涂覆增粘剂操作包括用稀释剂稀释增粘剂的操作，所述增粘剂为六甲基二硅胺烷，所述稀释剂为丙二醇甲醚醋酸酯，所述增粘剂与所述稀释剂按体积比1：2～1：4进行稀释。
6.根据权利要求2所述的母版光栅制作方法，其特征在于，所述超声波清洗包括以下步骤：
1)将所述母版基片浸入第一清洗液中，进行第一超声清洗处理；
2)将完成所述第一超声清洗处理后的所述母版基片浸入所述第二清洗液中，进行第二超声清洗处理；
3)将完成所述第二超声清洗处理的所述母版基片依序分别浸入酒精和蒸馏水中，进行第三超声清洗处理。
7.根据权利要求6所述的母版光栅制作方法，其特征在于，所述步骤1)中第一超声清洗液由NH4OH和H2O按体积比为1:2～1:5混合而成；所述步骤2)中第二超声清洗液由HCl和H2O按体积比为1:4～1:8混合而成；
优选地，所述步骤1)中第一超声清洗液由NH4OH和H2O按体积比为1：3混合而成；
优选地，所述步骤2)中第二超声清洗液由HCl和H2O按体积比为1：5混合而成。
8.根据权利要求2所述的母版光栅制作方法，其特征在于，所述母版光栅制作方法还包括：在所述显影操作后对所述母版基片进行第二等离子处理。
9.根据权利要求8所述的母版光栅制作方法，其特征在于，所述第二等离子处理包括以下步骤：
1)进行预等离子处理，所述预等离子处理条件：工作气体为氧气，所述工作气体流量为10-30sccm，功率为100-200W；处理时间1-2分钟；
2)进行再等离子处理，所述再等离子处理条件：工作气体为氩气，所述工作气体流量为10-20sccm，功率为100-300W；处理时间为1-2分钟。
10.根据权利要求2所述的母版光栅制作方法，其特征在于，所述金属膜为Cr膜；所述非金属膜为SiO2膜；所述金属膜厚度为10-50nm；所述非金属膜厚度为30-100nm。
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