Дифракционная решетка и способ ее изготовления

 

Изобретение относится к спектральным приборам и позволяет использовать дифракционную решетку в качестве фазовой в инфракрасном диапазоне и уменьшить ее период. Решетка представляет собой совокупность равноудаленных идентичных элементов 1 в виде прямоугольных параллелепипедов , выполненных так же, как и каркас 2, из монокристалла кремния. Параллельность элементов 1, разделенных промежутками 3, определяется строгой параллельностью кристаллографических плоскостей.кремния. Плоскости 5 каркаса 2 формируют параллельными главной плоскости (ПО), а направление травления выбирают перпендикулярным кристаллографическому направлению (112), что позволяет использовать решетку в качествеамплитудной в видимом, ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах. 2 с.п. ф-лы, 2 ил. с «9 (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ÄÄSUÄÄ 1287086 А1 (51)4 G 02 В 5/18

СПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 3.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 38861 21 /24-1 О (22) 17,04.85 (46) 30.01.87. Бюл. ¹ 4 (71) Институт общей физики АН СССР (72) К.А.Валиев, Л.В.Великов, О.В.Леонтьева, P.Х.Махмутов и А.Н.Якименко (53) 535.853.31(088.8) (56) Колитеевский Н.И. Волновая оптика. М.: Наука, 1971, с. 237.

Беляков Л.В., Горячев Д.Н. и Сре" сели О.M. Методы контроля параметров дифракционных решеток, получаемых фотохимическим травлением полупроводников. Л.: ФТИ им. А.Ф.Иоффе

АН СССР ¹ 1438-76 Деп, 1976. (54) ДИФРАКЦИОННАЯ РЕШЕТКА И СПОСОБ

ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к спектральным приборам и позволяет использовать дифракционную решетку в качестве фазовой в инфракрасном диапазоне и уменьшить ее период. Решетка представляет собой совокупность равноудаленных идентичных элементов I в виде прямоугольных параллелепипедов, выполненных так же, как и каркас 2, из монокристалла кремния. Параллельность элементов I разделенных промежутками 3, определяется строгой параллельностью кристаллографических плоскостей кремния. Плоскости 5 каркаса 2 формируют параллельными главной плоскости (110), а направление травления выбирают перпендикулярным кристаллографическому направлению (112), что позволяет использовать решетку в качестве- амплитудной в видимом, ультрафиолетовом и рентгеновском диалазонах. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

1287086

Изобретение относится к оптикомеханической промышленности и может быть использовано в спектральном приборостроении, а также для проведения спектральных исследований, 5 включая области вакуумного ультрафио,летового и рентгеновского излучения.

Цель изобретения — обеспечение возможности использования решетки в 1ð качестве фазовой в инфракрасном диапазоне, уменьшение ее периода и повышение качества, а также обеспечение возможности использования решетки в качестве амплитудной в видимом, 15 ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах.

На фиг.1 представлен вид решетки в плане; на фиг ° 2 — то же, разрез.

Дифракционная решетка выполнена в виде совокупности равноудаленных, взаимно параллельных и идентичных-. элементов 1, шириной а, которые на своих концах переходят в каркас 2 и разделены сквозными промежутками 3 25 шириной Ъ. При этом, элементы 1 и каркас 2 выполнены из монокристалла кремния, а сами элементы представляют собой прямые прямоугольные параллелепипеды. Рабочие грани 4 эле- 30 ментов 1 совпадают с плоскостями 5 каркаса 2. Каркас 2 поддерживается опорой 6, которая образует с ним единое целое. Период решетки d. Выбор толщины h каркаса 2 зависит от вида излучения, которое пропускается через дифракционную решетку. Например, для рентгена (P = 30 Ао) толщина каркаса не менее 5 мкм, а для вакуумного ультрафиолета (3 = 1126 А ) со- 40 ответственно 0,1 мкм. Если толщина элементов 1 дифракционной решетки (толщина каркаса 2 ) выбирается из условия h = jl/2(ï-1), где — длина волны электромагнитного излучения 45 (в полосе прозрачности кремния); и— показатель преломления кремния для электромагнитного излучения с длиной волны 3, то дифракционную решетку можно использовать как фазовую 5р для инфракрасного излучения, поскольку кремний прозрачен для него. Параллельность элементов решетки, влияющая на ее качество, определяется строгой параллельностью кристаллогра- 55 фических плоскостей монокристаллического кремния.

Период решетки может быть любым, вплоть до субмикронных размеров. Минимальный период определяется лишь возможностями способа, которым будут формировать элементы решетки в слое маски (резисте).

Способ изготовления дифракционной решетки реализуется следующим образом.

Плоскости 5 пластины 2 из монокристалла кремния в процессе ее изготовления формируют параллельными главной плоскости (110). Затем осуществляют химическое травление пластины по периодическому закону, используя, например, маску с соответствующим периодом, образованную электронным лучом. При этом направление периодичности травления выбирают перпендикулярным кристаллографическому направлению 1121 (ориентация штрихов в маске совпадает с направлением

3 112 1). Благодаря указанной ориентации протравливаемой плоскости кремниевой пластины и штрихов в маске в .результате анизотропного характера травления и образуется необходимая форма элементов 1 решетки — прямые прямоугольные параллелепипеды, разделенные сквозными промежутками 3. ,Поскольку через эти промежутки в сформированной решетке излучение проходит без потерь независимо от. длины, волны, такая решетка характеризуется лучшей пропускающей способностью по сравнению с конструкциями, в которых элементы решетки нанесены на подложку, имеющую в ряде случаев низкое пропускание.

Пример 1. Дифракционная решетка состоит из параллельных и равноотстоящих элементов (а = 0,2 мкм), разделенных сквозными промежутками (Ъ = 0,2 мкм). Элементы решетки сфор- мированы в пластине (h = 10 мкм) из монокристаллического кремния с главной плоскостью (110), причем каждый элемент ориентирован вдоль кристаллографииесиого налравлениа (1121, а ббковые стенки перпендикулярны к главной плоскости. Решетка сформирована анизотропным травлением.

Такая решетка использована при исследованиях в области рентгеновского излучения.

Пример 2. Дифракционная решетка состоит из параллельных и равноотстоящих элементов (а = 0,4 мкм), разделенных сквозными промежутками (Ъ = 0,4 мкм). Элементы решетки сфор1287086

Формула из обретения

Составитель В.Кравченко

Техред М.Ходанич

Корректор В.Бутяга

Редактор И.Сегляник

Заказ 7713/49

Тираж 522 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 мированы в пластине (h = 5 мкм) из монокристаллического кремния с главной плоскостью (110), причем каждый элемент ориентирован вдоль кристаллографического направления (112), а 5 боковые стенки перпендикулярны к главной плоскости. Решетка сформирована анизотропным травлением.

Такая решетка использована при исследованиях в области вакуумного ультрафиолетового излучения.

Пример 3. Дифракционная решетка состоит из параллельных и равноотстоящих элементов (а = 1,0 мкм), разделенных сквозными промежутками (Ь = 1,0 мкм). Элементы решетки сформированы в пластине (h = 5 мкм) из монокристаллического кремния с главной плоскостью (110), причем каждый элемент ориентирован вдоль кристаллографического направления (112), а боковые стенки перпендикулярны к главной плоскости. Решетка сформирована анизотропным травлением. Такая

25 решетка использована при исследованиях в области оптического излучения.

1. Дифракционная решетка, выпол30 ненная в виде совокупности равноудаленных, взаимно параллельных и иднтичных элементов, закрепленных на концах за общий каркас и разделенных сквозными промежутками, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что, с целью обеспечения возможности использования решетки в качестве фазовой в инфракрасном диапазоне, уменьшения ее периода и повышения качества, элементы решетки и каркас выполнены из монокристалла кремния, причем элементы решетки представляют собой прямые прямоугольные параллелепипеды, а их рабочие грани совпадают с плоскостями каркаса. !

2. Способ изготовления дифракционной решетки, заключающийся в химическом травлении плоской пластины из монокристалла кремния по периодическому закону, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможI ности использования решетки в качестве амплитудной в видимом, ультрафиолетовом и рентгеновском диапазоне, плоскости пластины формируют параллельными главной плоскости (110), а направление периодичности травления выбирают перпендикулярным кристаллографическому направлению (112).