折衍二元光学元件模压技术研究
发布时间：2019-09-12 20:15
【摘要】：在红外成像系统中加入衍射光学元件,不但可以达到减小系统体积和重量的目的,而且还可使系统具有独特的消色散和消热差功能。目前,红外衍射光学元件主要采用单点金刚石车削技术进行加工,国内此类元件还未实现批量化生产和大规模应用。因此研究新的技术工艺进行红外衍射元件的批量化制造显得尤为重要。据此,本论文提出了模压法制造衍射光学元件技术。论文研究的模压法制造红外衍射光学元件的主要工艺流程为：在匀热的真空环境中,首先使用硬质模具对受热软化的红外玻璃加压,并在保持合适时长后撤去压力,最终经过设定的退火降温程序后得到衍射红外光学元件。模压红外玻璃使用的硬质模具为单点金刚石车削得到的Si模具。此外论文还研究了,使用此Si模具作为母版,采用微模压技术,将母版的衍射微结构转移到SiC基底的环氧树脂抗刻蚀层上,然后通过ICP刻蚀,将衍射微结构转移至基底上制作出硬度更高、寿命更长的SiC模具。在SiC模具制造部分,论文研究分析了聚合物抗蚀层微结构的模压成型和ICP刻蚀转移微结构的工艺参数。在聚合物抗蚀层微结构的模压成型部分,论文研究分析了热压法、软模压法以及不同的聚合物材料对微结构模压成型结果的影响。实验表明：在室温下,使用PDMS软模具对环氧树脂抗蚀层进行软模压,经过24小时固化后,微结构完整,轮廓尺寸符合要求,误差保持在0.03%以下,表面粗糙度6-8nm。在ICP刻蚀转移微结构部分重点研究了不同的工艺参数对刻蚀比和刻蚀速率的影响。实验表明：在SF6流量为60sccm、O2流量2sccm、ICP功率1000w、偏置功率40w、温度30℃、反应压强30mTorr的参数下,SiC刻蚀速率为118.67nm/min。环氧胶刻蚀速率为329.90nm/min。SiC和双酚A主份的环氧树脂的刻蚀比为1：2.78。此刻蚀速率和刻蚀比适于对微结构的刻蚀转移。在硫系红外玻璃模压部分,论文研究分析了不同的模压温度和加热方式对模压结果的影响。实验最终确定模压参数,模压部分分为升温过程和降温过程。升温过程为：首先由室温经过40min升温至200℃并保温20min,然后经过40min升温至350℃保持20mmin,最终再经40min升温到至430℃后加压9.6kg并保持30min。降温过程为：首先随炉冷却至350℃保持2小时以消除应力,再经过6小时后炉温由350℃降至110℃,此时开炉取出样片。实验结果良好：红外玻璃填充完全,微结构完整,经接触式测量仪测量所得衍射微结构尺寸符合要求,误差在0.03%以下,粗糙度在8-10nm。
【图文】：
行刻蚀去除。刻蚀时将样片放在Ｌｏａｄ－ｌｏｃｋ里的Ａｒｍ上，运行程序，，达到设置的真空度后，逡逑Ｇａｔｅ打开Ａｒｍ自动将样片传送至Ｃｈａｍｂｅｒ开始刻蚀。刻蚀程序结束后，传送ＡＲＭ自动逡逑将样片由ｃｈａｍｂｅｒ取回至Ｌｏａｄ－ｌｏｃｋ。刻蚀反应腔体图如下图２．邋１所示口２］：逡逑Ｉ逡逑＿逦逦逦逦逦逦逦逦邋Ｉ邋ＲＦ逡逑Ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ邋＜邋Ｈ邋看．■逦Ｈ逦邋Ｉ逡逑ｃ。。ｇ逦－逡逑Ｌｏａｄ－Ｌｏｃｋ逦｜逦姦、逡逑．逦Ｃｈａn铮忮骞儒澹蝈义希粒颍礤危樱幔恚穑欤邋危樱幔恚穑欤邋义希校椋恚疱澹牵幔簦邋危澹遥疱澹澹校眨停绣义贤迹玻卞澹桑茫校保福翱淌椿从κ沂疽馔煎义希保卞义
本文编号：2535323
【图文】：
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