UA36209C2 - Method for producind a holographic diffraction grating - Google Patents

Method for producind a holographic diffraction grating Download PDF

Info

Publication number
UA36209C2
UA36209C2 UA99116251A UA99116251A UA36209C2 UA 36209 C2 UA36209 C2 UA 36209C2 UA 99116251 A UA99116251 A UA 99116251A UA 99116251 A UA99116251 A UA 99116251A UA 36209 C2 UA36209 C2 UA 36209C2
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
layer
ethylenediamine
acetone
exposure
gdh
Prior art date
Application number
UA99116251A
Other languages
Russian (ru)
Ukrainian (uk)
Other versions
UA36209A (en
Inventor
Євген Федорович Венгер
Евгений Федорович Венгер
Сергій Олександрович Костюкевич
Сергей Александрович Костюкевич
Петро Євгенович Шепелявий
Петр Евгеньевич Шепелявый
Юрій Генадійович Гольцов
Original Assignee
Інститут Фізики Напівпровідників Національної Академії Наук України
Институтт Физики Полупроводников Национальной Академии Наук Украины
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Інститут Фізики Напівпровідників Національної Академії Наук України, Институтт Физики Полупроводников Национальной Академии Наук Украины filed Critical Інститут Фізики Напівпровідників Національної Академії Наук України
Priority to UA99116251A priority Critical patent/UA36209C2/en
Priority to RU99125577/28A priority patent/RU2165637C1/en
Publication of UA36209A publication Critical patent/UA36209A/en
Publication of UA36209C2 publication Critical patent/UA36209C2/en

Links

Landscapes

  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Holo Graphy (AREA)

Abstract

The proposed method for producing a holographic diffraction grating can be used for holographic protection of industrial goods and securities, in optical devices, and other fields. The method consists in applying an adhesive layer and a chalkogenide glass resist layer, which corresponds to the As40S60-xSex triple system where 20 x 40, exposing the substrate to coherent laser radiation and selective etching in the solution containing ethylenediamine, acetone, glycerol, and dimethylsulfoxide with the following content of components (in percent by volume): ethylenediamine of 5 … 30 %, acetone of 55 … 90 %, glycerol of 2 … 8 %, and dimethylsulfoxide as the reminder. In order to improve the characteristics of the diffraction grating, coating with a layer having high reflection coefficient is used. The proposed method provides for improving parameters of the process used for producing diffraction gratings. By the stable resist layer with the triple system structure and an etching solution for treating the substrate provides for the possibility to form the diffraction gratings with sinusoidal slits and copy the diffraction gratings in industrial conditions.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься до голографії і може бути використаний для голографічного захисту промислових 2 товарів та цінних паперів, в оптичному приладобудуванні, в лазерній техніці, в оптоелектроніці та інше.The invention relates to holography and can be used for holographic protection of industrial goods and securities, in optical instrumentation, in laser technology, in optoelectronics, etc.

За своєю суттю винахід належить до способів одержання рельєфних зображень з допомогою неорганічних фоторезистів на основі термічно напилених у вакуумі шарів халькогенідних стекол (ХС). Вони характеризуються високою роздільною здатністю, широким спектральним діапазоном світлочутливості, малою кількістю дефектів завдяки вакуумній технології нанесення, високою однорідністю товщини плівки, чим вигідно відрізняються від органічних фоторезистів. Особливо успішним є застосування неорганічних фоторезистів на основі ХС для запису голографічних дифракційних граток (ГДГ), якіIn its essence, the invention belongs to the methods of obtaining relief images using inorganic photoresists based on layers of chalcogenide glasses (CS) thermally sprayed in a vacuum. They are characterized by high resolution, a wide spectral range of light sensitivity, a small number of defects due to the vacuum application technology, and high uniformity of the film thickness, which makes them advantageously different from organic photoresists. Particularly successful is the use of inorganic photoresists based on CS for recording holographic diffraction gratings (HDGs), which

І характеризуються високими значеннями дифракційної ефективності і низькими рівнями розсіяного світла (-- 1079), що досягається завдяки високій якості рельєфу поверхні (Герке Р.Р., КорешовAnd they are characterized by high values of diffraction efficiency and low levels of scattered light (-- 1079), which is achieved due to the high quality of the surface relief (Herke R.R., Koreshov

С.Н., Семенов Г.Б., Смирнов В.В. Голограммная оптика в ГОИЙ им. С.И. Вавилова - Оптический журнал - 1994. - 719 Мо1,- с. 26 - 39),S.N., Semenov G.B., Smirnov V.V. Holographic optics at the GOII named after S.I. Vavilova - Optical Journal - 1994. - 719 Mo1, - p. 26 - 39),

Формування ГДГ з оптимальними характеристиками, в загальному випадку, залежить від вибору світлочутливого середовища та селективного травника, які повинні бути спроможними відтворювати рельєфні зображення з малим світлорозсіюванням і високою роздільною здатністю. Відомі способи виготовлення ГДГ з допомогою фоторезистів на основі шарів ХС, включають послідовне нанесення у вакуумі на підкладку адгезійного шару (Сг) та неорганічного фоторезисту у вигляді тришарової плівкової структури Ад-Ав8253-Ав8оез, її експонування шляхом проекції на неї інтерференційної картини, утвореної когерентними пучками лазерного випромінювання, формування рельєфу з допомогою селективного травлення фоторезисту та нанесення на нього шару АЇ для збільшення дифракційної ефективності ГДГ. При цьому селективне травлення проводять з допомогою розчинів, що містять етилендіамін - 20 - 75мас.9о і етиловий спирт - 25 - 8Омас. 905 (патент України сч » Мо7442, МПК? 0285/18, 1995р.), або метиламін - 20 - УБмас.ов і етиловий спирт - 80 - Бмас. 96 (патент (о)The formation of GDH with optimal characteristics, in general, depends on the choice of a light-sensitive medium and a selective herbarium, which must be able to reproduce relief images with low light scattering and high resolution. Known methods of producing GDH with the help of photoresists based on XC layers include the sequential application of an adhesive layer (Cg) and an inorganic photoresist in the form of a three-layer film structure Ad-Av8253-Av8oez on the substrate in a vacuum, its exposure by projecting an interference pattern formed by coherent beams onto it laser radiation, formation of relief with the help of selective etching of the photoresist and application of an AI layer on it to increase the diffraction efficiency of GDH. At the same time, selective etching is carried out using solutions containing ethylenediamine - 20 - 75wt.9o and ethyl alcohol - 25 - 8wt. 905 (Ukrainian patent "Mo7442, IPC? 0285/18, 1995), or methylamine - 20 - UBmas.ov and ethyl alcohol - 80 - Bmas. 96 (patent (o)

України Мо4737, МПК? СОЗНІ/18, 1994р.). Ці способи забезпечують виготовлення ГДГ з високими значеннями дифракційної ефективності (60 - 7095) та просторової частоти (до б000мм') і великими геометричними розмірами ((200 7 200)мм2 і більше). До недоліків вказаних способів можна віднести: невисоку якість (о) дифракційних граток зумовлену дефектністю травленої поверхні рельєфу, що приводить до збільшення рівня розсіяного світла і невисокого виходу придатних виробів, а також складністю реалізації цих способів в умовах о промислового виробництва. Ге!Mo4737 of Ukraine, IPC? SOZNI/18, 1994). These methods ensure the production of GDH with high values of diffraction efficiency (60 - 7095) and spatial frequency (up to b000 mm') and large geometric dimensions ((200 7 200) mm2 and more). The disadvantages of these methods include: the low quality (o) of diffraction gratings due to the defect of the etched surface of the relief, which leads to an increase in the level of scattered light and a low yield of suitable products, as well as the difficulty of implementing these methods in the conditions o of industrial production. Gee!

За прототип вибрано спосіб виготовлення голографічних дифракційних граток, що включає нанесення на підкладку адгезійного шару, шару АвобЗез, проекцію на нього інтерференційної картини, утвореної двома ї-о кКогерентними пучками лазерного випромінювання і експонування, селективне травлення в розчині, що містить Го) етилендіамін - 5 - 80 мас.9уо і диметилформамід - 20 - 95мас.9уо та нанесення шару з високим коефіцієнтом відбивання (патент України Мо7443, МПК 5 соЗнНІ/18, с0285/32, 1995р.). На відміну від описаних вище, цей спосіб є більш перспективним завдяки простоті нанесення (один шар фоторезисту замість трьох), високій якості « травлення з допомогою безводного селективного органічного травника, що дозволяє спростити технологію виготовлення і збільшити вихід високоякісних ГДГ. Основним недоліком прототипу є нестабільність - с сенситометричних характеристик (світлочутливість і контрастність) резистних шарів Авобез, що істотно обмежує м термін їх придатності після приготування. Для комерційних світлочутливих матеріалів (які випускаються я серійними партіями) важливою характеристикою є гарантійний термін зберігання, протягом якого їх сенситометричні характеристики зазнають незначних змін, які не впливають суттєво на якість зображення. Цей термін, для різних світлочутливих матеріалів, може складати від декількох місяців до декількох років. Так, о наприклад, для серійних пластин з органічним фоторезистом, які використовуються для виготовлення ГДГ, бо гарантійний термін зберігання повинен бути не менше 3-х місяців. Внаслідок нестабільності властивостей резистних шарів АвозЗез термін використання для виготовлення ГДГ обмежується З - 5 днями з часу їх нанесення іме) на підкладки. о 50 Також істотним недоліком способу-прототипу з точки зору його технологічності є неможливість одержання граток з профілем рельєфу поверхні симетричної форми (наприклад, синусоїди) при експонуванні резистногоAs a prototype, a method of manufacturing holographic diffraction gratings was chosen, which includes applying an adhesive layer, an AvobZez layer, to the substrate, projecting onto it an interference pattern formed by two i-o kCoherent beams of laser radiation and exposure, selective etching in a solution containing Ho) ethylenediamine - 5 - 80 wt.9uo and dimethylformamide - 20 - 95 wt.9uo and application of a layer with a high reflection coefficient (patent of Ukraine Mo7443, IPK 5 soZnNI/18, p0285/32, 1995). Unlike those described above, this method is more promising due to the ease of application (one layer of photoresist instead of three), high quality "etching with the help of an anhydrous selective organic herbalizer, which allows you to simplify the manufacturing technology and increase the yield of high-quality GDH. The main drawback of the prototype is the instability of the sensitometric characteristics (light sensitivity and contrast) of the Avobez resist layers, which significantly limits their shelf life after preparation. For commercial light-sensitive materials (which are produced in serial batches), an important characteristic is the warranty period of storage, during which their sensitometric characteristics undergo minor changes that do not significantly affect image quality. This term, for various light-sensitive materials, can range from several months to several years. So, for example, for serial plates with organic photoresist, which are used for the production of GDH, because the warranty period of storage must be at least 3 months. Due to the instability of the properties of the resistance layers of AvozZez, the period of use for the production of GDH is limited to 3 - 5 days from the time of their application (namely) to the substrates. o 50 Also, a significant drawback of the prototype method from the point of view of its manufacturability is the impossibility of obtaining grids with a symmetrical surface relief profile (for example, sinusoids) when exposing a resistive

Ме, шару АвзоЗез випромінюванням Не-Са- і Аг- лазерами, які є основними промисловими джерелами випромінювання у виробництві ГДГ. Внаслідок сильного поглинання випромінювання цих лазерів шарамиMe, AvzoZez layer by radiation from He-Ca and Ag lasers, which are the main industrial sources of radiation in the production of GDH. Due to the strong absorption of the radiation of these lasers by the layers

Авозез, залежність швидкості їх селективного травлення від експозиції має нелінійний характер, в результаті чого формується рельєф з несиметричним профілем, наприклад, у вигляді циклоїди. Все це обмежує о застосування способу-прототипу в масовому виробництві ГДГ, яке передбачає використання методів гальванопластики або фотополімеризації для тиражування ідентичних копій дифракційних граток. (Очевидно, що іме) такі копії можуть бути одержані тільки при умові, що гратка-оригінал має рельєф поверхні з симетричним профілем). 60 Задача даного винаходу - підвищення технологічності способу виготовлення голографічних дифракційних граток і максимальне наближення його до вимог серійного виробництва, шляхом можливості використання неорганічних фоторезистів із стабільними властивостями і високоселективних травників для їх обробки, поєднання яких дозволяє формувати високоякісні гратки з синусоїдальним профілем штрихів, а також промисловими методами тиражувати з них ідентичні копії. 65 Для вирішення поставленої задачі на підкладку вакуумним випаровуванням послідовно наносять адгезійний шар, резистини шар ХС потрійної системи АвлоЗвохОеу де 20 « х « 40, який після експонування інтерференційної картини обробляють в селективному травнику, що містить етилендіамін, ацетон, гліцерин і диметилсульфоксид при наступному співвідношенні інгредієнтів (06.90): етилендіамін - 5 - 30; ацетон - 55 - 90; гліцерин - 2 - 8; диметилсульфоксид - решта, і наносять відбиваюче покриття.Avozez, the dependence of the speed of their selective etching on the exposure has a non-linear character, as a result of which a relief with an asymmetric profile is formed, for example, in the form of a cycloid. All this limits the use of the prototype method in the mass production of GDH, which involves the use of electroplating or photopolymerization methods for replicating identical copies of diffraction gratings. (Obviously, there is) such copies can be obtained only under the condition that the original grid has a surface relief with a symmetrical profile). 60 The task of this invention is to improve the manufacturability of the method of manufacturing holographic diffraction gratings and bring it as close as possible to the requirements of mass production, by making it possible to use inorganic photoresists with stable properties and highly selective herbicides for their processing, the combination of which allows forming high-quality gratings with a sinusoidal profile of strokes, as well as industrial methods to reproduce identical copies from them. 65 To solve the problem, an adhesive layer, a resist layer of the CS triple system AvloZvokhOeu de 20 "x" 40 is successively applied to the substrate by vacuum evaporation, which, after exposure of the interference pattern, is processed in a selective herbarium containing ethylenediamine, acetone, glycerin and dimethyl sulfoxide with the following ratio of ingredients (06.90): ethylenediamine - 5 - 30; acetone - 55 - 90; glycerin - 2 - 8; dimethyl sulfoxide - the rest, and a reflective coating is applied.

Однією з суттєвих особливостей запропонованого винаходу є використання в якості реєструючого середовища для голографічного запису дифракційних граток термічно напилених у вакуумі шарів ХС потрійного складу АвлоЗвохОех, де 20 « х « 40. Як встановлено авторами, ці шари вигідно відрізняються від шарів ХС бінарних систем. Так, наприклад, резистні шари бінарного складу АвзоЗез характеризуються стабільними властивостями, проте у видимому спектральному діапазоні їх світлочутливість невисока. Шари Ав 5523 7/0 характеризуються високою світлочутливістю, однак, як вже зазначалось, їм притаманна нестабільність властивостей. З практичної точки зору шари АвлобЗвохЗех де 20 « х « 40, володіють оптимальними характеристиками, а саме: вони поєднують кращі якості вказаних резистних шарів бінарних складів і характеризуються високою світлочутливістю та стабільними властивостями. (Резистні шари ХС потрійних складів АвзлоЗвохЗеу, вибраних поза межами вказаного інтервалу, за своїми властивостями наближаються до 75 резистних шарів бінарних складів Авобез (при х » 40) і Авозез (при х « 20)).One of the essential features of the proposed invention is the use as a recording medium for holographic recording of diffraction gratings thermally deposited in a vacuum layers of CS of the ternary composition of AvloZvokhOeh, where 20 " x " 40. As established by the authors, these layers are advantageously different from the CS layers of binary systems. So, for example, the resistive layers of the binary composition of AvzoZez are characterized by stable properties, but in the visible spectral range their light sensitivity is low. Av 5523 7/0 layers are characterized by high photosensitivity, however, as already mentioned, their properties are inherently unstable. From a practical point of view, layers of AvlobZvokhZeh de 20 " x " 40 have optimal characteristics, namely: they combine the best qualities of the indicated resistive layers of binary compositions and are characterized by high light sensitivity and stable properties. (Resistive layers of CS of ternary compositions AvzloZvohZeu, selected outside the specified interval, in their properties approach 75 resistive layers of binary compositions Avobez (at x » 40) and Avozez (at x « 20)).

Іншою суттєвою особливістю пропонованого винаходу є використання як лужної компоненти розчину для селективного травлення етилендіаміну, а також можливість утворення при взаємодії етилендіаміну з ацетоном під час приготування травника фрагментів з більш складною структурою - поліхелатних та макроциклічних сполук, які виявляють при взаємодії з поверхнею резисту хелатний, поліхелатний та макроциклічний ефекти, що полягають у підвищенні констант стійкості комплексних сполук у порівнянні з такими, що містять монодентатні ліганди. При взаємодії хелатних, поліхелатних та макроциклічних лігандів з опроміненими частинами поверхні резисту з суттєво вищим ступенем структурної організації (у порівнянні з таким неопромінених) виникають також стеричні ускладнення, які мають бути додатковим чинником, що підвищує селективність негативного травлення.Another essential feature of the proposed invention is its use as an alkaline component of the solution for selective etching of ethylenediamine, as well as the possibility of the formation of fragments with a more complex structure - polychelate and macrocyclic compounds when interacting with the surface of the resist - during the interaction of ethylenediamine with acetone during the preparation of the herb. and macrocyclic effects, which consist in increasing the stability constants of complex compounds compared to those containing monodentate ligands. During the interaction of chelate, polychelate and macrocyclic ligands with irradiated parts of the resist surface with a significantly higher degree of structural organization (compared to non-irradiated ones), steric complications also arise, which should be an additional factor that increases the selectivity of negative etching.

Таким чином, підвищення селективності негативного травлення резистів при використанні пропонованих у Га даному винаході розчинів відбувається, на думку авторів, насамперед завдяки утворенню при приготуванні розчину-травника більш активних компонентів селективного негативного травлення, аніж вихідні сполуки. До того о ж, завдяки утворенню сполук з відносно високою молекулярною масою, випаровування компонентів при зберіганні таких розчинів практично виключене, що забезпечує відтворюваність властивостей травника при багаторазовому використанні. Авторами встановлено, що залежність швидкості травлення шарів Ав4о0560-х5еу, Ге») де 20 « х « 40, від величини експозиції (для інтервалу експозицій визначеного прямолінійною ділянкою характеристичної кривої резиста) в цих селективних травниках має лінійний характер. Це дає можливість о забезпечити формування рельєфу ГДГ з високою якістю травленої поверхні, профіль якої має симетричну Ге форму - синусоїду. Завдяки цьому одержані ГДГ можна використовувати для тиражування ідентичних копій відомими промисловими методами гальванопластики або фотополімеризації. ї-оThus, the increase in the selectivity of negative etching of resists when using the solutions proposed in this invention occurs, according to the authors, primarily due to the formation of more active components of selective negative etching than the original compounds during the preparation of the herbicide solution. In addition, due to the formation of compounds with a relatively high molecular weight, the evaporation of components during the storage of such solutions is practically excluded, which ensures the reproducibility of the properties of the herb during repeated use. The authors established that the dependence of the etching speed of layers Av4o0560-x5eu, Ge) where 20 " x " 40, on the exposure value (for the exposure interval determined by the rectilinear section of the characteristic curve of resistance) in these selective etchants is linear. This makes it possible to ensure the formation of the relief of the GDH with a high-quality etched surface, the profile of which has a symmetrical Ge shape - a sinusoid. Thanks to this, the resulting GDH can be used to reproduce identical copies by known industrial methods of electroplating or photopolymerization. oh

Запропонований спосіб виготовлення ГДГ здійснюють наступним чином. На очищену підкладку (скляну або со кварцеву) термічним напиленням у вакуумі « 10Па послідовно наносять адгезійний шар (Сг) та шар неорганічного фоторезисту на основі ХС потрійного складу АвлоЗвохЗех, де 20 « х « 40. Товщину адгезійного шару вибирають з інтервалу (10 - 80)нм, а товщину шару ХС - з відомої (теоретично розрахованої) умови « одержання максимальної дифракційної ефективності ГДГ з синусоїдальним профілем, яка досягається при глибині модуляції й / й -0.3, де п - висота штриха, 4 - період гратки (тобто початкова товщина йо х 0.34). З с Експонування резистних шарів проводилось на голографічній установці з допомогою випромінювання Аг-лазера. "» Змінюючи кут сходження інтерферуючих пучків можна було міняти просторову частоту у гратки від 600 до " 3б00мм". В залежності від цього вибиралась початкова товщина шару ХС у відповідності з наведеною вище умовою одержання максимальної дифракційної ефективності ГДГ з синусоїдальним профілем. Величина 75 експозиції Н вибиралась індивідуально для конкретного складу фоторезисту на лінійній ділянці його о характеристичної кривої (залежності приведеної товщини й / по експонованого резистного шару, що залишається (є) на підкладці після проявлення, від величини експозиції Н: й / по - Е (Н), де по - початкова товщина резистного шару). В цьому випадку, при експонуванні резистного шару інтерференційним світловим полем від двох плоских о хвиль, формувався рельєф, який відтворював синусоїдальний розподіл інтенсивності світла в шарі. Після о 20 експозиційна обробка здійснювалась з допомогою селективного травника негативної дії, приготовленого змішуванням етилендіаміну, ацетону, гліцерину і диметилсульфоксиду при наступному співвідношенні шо інгредієнтів (об. 90):The proposed method of production of GDH is carried out as follows. An adhesive layer (Cg) and a layer of inorganic photoresist based on ЧС of the ternary composition of AvloZvokhZeh, where 20 " x " 40 )nm, and the thickness of the XS layer - from the known (theoretically calculated) condition of "obtaining the maximum diffraction efficiency of the GDH with a sinusoidal profile, which is achieved at the modulation depth and / and -0.3, where n is the stroke height, 4 is the lattice period (i.e., the initial thickness yo x 0.34). From c Exposure of the resist layers was carried out on a holographic installation using Ag laser radiation. "» By changing the angle of convergence of the interfering beams, it was possible to change the spatial frequency of the grating from 600 to "3b00mm". Depending on this, the initial thickness of the CS layer was chosen in accordance with the above condition for obtaining the maximum diffraction efficiency of the GDH with a sinusoidal profile. The value of 75 exposure H was chosen individually for the specific composition of the photoresist on the linear section of its characteristic curve (the dependence of the reduced thickness and / on the exposed resist layer that remains (is) on the substrate after development, on the amount of exposure H: and / on - E (Н), where on - initial thickness of the resist layer). In this case, when the resist layer was exposed to an interference light field from two plane o waves, a relief was formed, which reproduced the sinusoidal distribution of light intensity in the layer. After 20 o, the exposure mixing was carried out using a selective negative action herbator prepared by ethylenediamine, acetone, glycerin and dimeth lsulfoxide at the following ratio of ingredients (vol. 90):

Етилендіамін 5 - 30; ацетон 55 - 90;Ethylenediamine 5 - 30; acetone 55 - 90;

ГФ) гліцерин 2-8; 7 диметилсульфоксид решта.GF) glycerin 2-8; 7 dimethyl sulfoxide rest.

Приготування селективного травника для резистного шару конкретного складу здійснювали шляхом 60 змішування етилендіаміну, ацетону, гліцерину і диметилсульфоксиду у співвідношенні, вибраному відповідно із вказаних вище концентраційних інтервалів. При використанні складів травника вибраних за межами цих інтервалів характеристики селективного травлення погіршуються. В результаті хімічної обробки резистного шаруPreparation of a selective herb for a resist layer of a specific composition was carried out by mixing ethylenediamine, acetone, glycerin and dimethylsulfoxide in a ratio selected from the above concentration intervals. When using compositions of herbalists selected outside these intervals, the characteristics of selective digestion deteriorate. As a result of chemical treatment of the resist layer

ХС в ньому формувалась рельєфно-фазова гратка, профіль поверхні рельєфу якої відображає розподіл інтенсивності випромінювання в шарі при його експонуванні. Відбиваюча здатність гратки характеризується бо дифракційною ефективністю Н, величина якої залежить від глибини модуляції рельєфу ПНЯ / й, де п - висота штриха. Для збільшення дифракційної ефективності на одержану гратку наносилось відбиваюче покриття з АЇ.CS in it was formed a relief-phase lattice, the profile of the relief surface of which reflects the distribution of radiation intensity in the layer during its exposure. The reflective ability of the grating is characterized by the diffraction efficiency H, the value of which depends on the depth of modulation of the topography of the PNYA / y, where n is the stroke height. To increase the diffraction efficiency, a reflective coating of AI was applied to the resulting grating.

Контроль якості ГДГ полягав у визначенні дифракційної ефективності Н для випромінювання з довжинами світлових хвиль 7, - 441; 488; 514 і 632нм за виразом: птЕ її Ло, б де Ії - інтенсивність світла дифрагованого в перший порядок дифракції, Іо - інтенсивність світла, що падає на гратку. Топографія мікрорельєфу одержаної ГДГ досліджувалась з допомогою мікроскопа атомних силThe quality control of GDH consisted in determining the diffraction efficiency H for radiation with light wavelengths of 7, - 441; 488; 514 and 632 nm according to the expression: ptE іє Lo, b where Iі is the intensity of light diffracted to the first order of diffraction, Io is the intensity of light falling on the grating. The topography of the microrelief of the obtained GDH was studied using an atomic force microscope

Оітепвзіоп 3100.Oitepvsiop 3100.

Запропонований винахід ілюструється рисунками на яких: 70 фіг.1 - зображує загальний вид мікрорельєфу оригінала ГДГ сформованої в шарі фоторезисту АвзлаоЗоозело; фіг.2 - показує профілограму мікрорельєфу оригінала ГДГ сформованої в шарі фоторезисту Авзло52032е40; фіг.3 - зображує загальний вид мікрорельєфу фотополімерної копії ГДГ знятої з оригіналу ГДГ; фіг.4 - показує профілограму мікрорельєфу оригінала ГДГ фотополімерної копії ГДГ знятої з оригіналу ГДГ.The proposed invention is illustrated by drawings in which: 70 fig. 1 - depicts the general view of the microrelief of the original GDH formed in the photoresist layer of AvzlaoZoozelo; Fig. 2 - shows the profilogram of the microrelief of the original GDH formed in the photoresist layer Avzlo52032e40; Fig. 3 - depicts the general view of the microrelief of a photopolymer copy of the GDH removed from the original GDH; Fig. 4 - shows the profilogram of the microrelief of the original GDH photopolymer copy of the GDH removed from the original GDH.

Запропонований винахід також пояснюється наступними прикладами його конкретної реалізації. 12 Приклад 1.The proposed invention is also explained by the following examples of its specific implementation. 12 Example 1.

На скляні підкладки (Зшт.) розміром (100 7 40)мм2 термічним випаровуванням у вакуумі 2 7 10Па наносили (на кожну підкладку зокрема) шари Ст та халькогенідних стекол Авл0З4о05е20, АвлоЗзобезо і АвлоЗооЗело З товщинами 60 і 90Онм, відповідно. Кожний з приготовлених зразків наполовину (вздовж) закривали чорним непрозорим папером, а відкриту половину експонували колімованим інтегральним випромінюванням ртутної 720 лампи ДРШ-250. При густині потужності випромінювання 0,15Вт/см 2 експозиція складала 2Дж/см 2. Потім зразки розрізали на 5 рівних частин таким чином, щоб кожна з них містила експоновану і неекспоновану ділянки шару ХС. Після цього досліджували, як змінюється селективність травлення Г шарів ХС з різними складами від часу їх старіння (часу зберігання їх після вакуумного напилення). Травлення проводили при кімнатній ре температурі (293К) в свіжоприготовлених розчинах, що складались з етилендіаміну, ацетону, гліцерину і с диметилсульфоксиду, взятих з вмістом інгредієнтів (06.90): (о) для АеаоЗаоЗего 0 вщеююі св тер в Ф зо о для АваоЗ305е3о сLayers of St and chalcogenide glasses Avl0Z4o05e20, AvloZzobezo and AvloZooZelo With thicknesses of 60 and 90 Ohm, respectively, were applied to glass substrates (Zsht.) measuring (100 7 40) mm2 by thermal evaporation in a vacuum of 2 7 10 Pa (on each substrate in particular). Each of the prepared samples was half covered (longitudinally) with black opaque paper, and the open half was exposed to collimated integral radiation of mercury 720 lamp DRSH-250. At a radiation power density of 0.15 W/cm 2, the exposure was 2 J/cm 2. Then, the samples were cut into 5 equal parts so that each of them contained exposed and unexposed areas of the CS layer. After that, it was studied how the selectivity of the etching of Г layers of CS with different compositions changes depending on the time of their aging (the time of their storage after vacuum sputtering). Digestion was carried out at room temperature (293K) in freshly prepared solutions consisting of ethylenediamine, acetone, glycerol, and dimethylsulfoxide, taken with the content of the ingredients (06.90): (o) for AeaoZaoZego 0 vshcheyuui svter in F zo o for AvaoZ305e3o s

Ф з о для АеаоЗ2оЗедо 7 аеюн| вх ч ! ! ! ! . -F z o for AeaoZ2oZedo 7 aeyun| in h! ! ! ! . -

Селективність травлення Г оцінювали відношенням часів повного розчинення експонованої (Її ее) та с неекспонованої (Це) ділянок шару ХС (у «з і. / (ле). Кількісною характеристикою процесу старіння резистного шару :з» ХО була відносна зміна селективності травлення ду - у ;/ уд, де уд і уу - селективність травлення відповідно свіжоприготовленого і видержаного протягом часу Її шару ХО. Залежність відносних змін селективності травлення Ду шарів ХС від часу їх старіння ї подана в таблиці 1. (95)The etching selectivity Г was estimated by the ratio of the times of complete dissolution of the exposed (Yi ee) and c unexposed (Ce) sections of the CS layer (in "z i. / (le). The quantitative characteristic of the aging process of the resist layer :z" XO was the relative change in the etching selectivity du - у ;/ уд, where уд and уу are the selectivity of the etching of the freshly prepared and aged, respectively, during the time of the XO layer. The dependence of the relative changes in the etching selectivity of the XO layers on the time of their aging is presented in Table 1. (95)

Ф ю оюPhew

Фо пн нн Пт Но о000111овтFo Mon Sun Fri No o000111ovt

ІФ) Наведені дані свідчать, що старіння резистних шарів АзлоЗвохОех, де 20 « х « 40, прискорюється з ростом ко вмісту Зе. Однак, якщо порівняти резистні шари бінарного складу Ав »5ез (прототип) і вказаних вище потрійних складів, то старіння останніх протікає значно повільніше. Відтворювані фототехнічні характеристики 60 (світлочутливість, контрастність) можна одержати, якщо АГ»0.95. Ця величина може бути критерієм для встановлення гарантійного терміну використання резистних шарів Аз40560.хЗех. Як видно з табл. 1, в залежності від складу, цей термін складає від З місяців для Аг405205е40 до 1 року для Аз40Б640рег20.IF) The given data show that the aging of AzloZvohOeh resist layers, where 20 " x " 40, accelerates with an increase in the Ze content. However, if we compare the resistive layers of the binary composition Av»5ez (prototype) and the above-mentioned ternary compositions, the aging of the latter proceeds much more slowly. Reproducible phototechnical characteristics 60 (light sensitivity, contrast) can be obtained if AG»0.95. This value can be a criterion for establishing the warranty period for the use of Az40560.xZeh resist layers. As can be seen from the table. 1, depending on the composition, this period ranges from 3 months for Аг405205е40 to 1 year for Аз40Б640reg20.

Приклад 2.Example 2.

На скляні підкладки (12шт.) розміром (76 7 76)мм2, попередньо покриті адгезивними шарами Сг, термічним бо випаровуванням у вакуумі готували зразки (по Зшт.) з резистними шарами халькогенідних стекол Ав 40З405е20,On glass substrates (12 pieces) measuring (76 7 76) mm2, pre-coated with adhesive layers of Cg, samples (by Z pieces) with resistive layers of Av 40Z405e20 chalcogenide glasses were prepared by thermal evaporation in a vacuum.

АзвалоЗзоЗезо і АвзлоЗ2оЗело. Умови напилення та після експозиційної обробки були аналогічними описаним в прикладі 1. З метою дослідження впливу процесу старіння резистних шарів на величину дифракційної ефективності 1 ГДГ експонування зразків з шарами ХС різного складу проводили через певний проміжок часуAzvaloZzoZezo and AvzloZ2oZelo. The conditions of sputtering and after exposure processing were similar to those described in example 1. In order to study the influence of the aging process of resist layers on the value of the diffraction efficiency of 1 GDH, samples with layers of CS of different composition were exposed after a certain period of time

Після їх приготування. Експонування здійснювали на голографічній установці шляхом проекції на шар резисту інтерференційної картини з просторовою частотою у - 1800мм'', утвореної когерентними пучками випромінювання Аг-лазера з довжиною світлової хвилі ;, - 488нм. Величину експозиції для кожного типу резиста вибирали на основі його характеристичної кривої (на її лінійній ділянці). Після експонування резистного шару здійснювали формування рельєфу в ньому шляхом обробки у відповідному селективному травнику фоторезисту 70 та нанесення на нього шару АЇї для збільшення дифракційної ефективності ГДГ. Контроль якості граток полягав у визначенні дифракційної ефективності 1 для випромінювання з довжиною хвилі 75, - 6бЗ2нм. Результати дослідження дифракційної ефективності п граток сформованих з допомогою резистних шарів ХС різного складу в залежності від часу старіння Ії наведені в таблиці 2. ин ши ши нини шиAfter their preparation. Exposure was carried out on a holographic installation by projecting an interference pattern with a spatial frequency of - 1800mm'', formed by coherent beams of Ag laser radiation with a light wavelength of ;, - 488nm, onto the resist layer. The amount of exposure for each type of resist was chosen based on its characteristic curve (on its linear section). After exposure of the resist layer, relief formation was carried out in it by processing photoresist 70 in a suitable selective herbarium and applying a layer of AI to it to increase the diffraction efficiency of GDH. The quality control of gratings consisted in determining the diffraction efficiency of 1 for radiation with a wavelength of 75, - 6bZ2nm. The results of the investigation of the diffraction efficiency of n gratings formed with the help of resist layers of CS of different composition, depending on the aging time of Ii, are shown in Table 2.

Як видно з табл.2, відтворювані характеристики процесу запису ГДГ на шарах АзлоЗвохОЗех, де х - 20; 30; с 29 ДАО, можна одержати протягом термінів, встановлених для вказаних резистних шарів в прикладі 1. (Відтворювані ге) характеристики процесу запису ГДГ на шарах Азозез можна одержати протягом З - 5 днів).As can be seen from Table 2, the reproducible characteristics of the GDH recording process on AzloZvohOZeh layers, where x is 20; 30; with 29 DAO, can be obtained within the terms established for the indicated resistive layers in example 1. (Reproducible characteristics of the GDH recording process on Azosez layers can be obtained within 3 - 5 days).

Приклад 3.Example 3.

На скляну підкладку розміром (102 7 102)мм 2 термічним випаровуванням у вакуумі 2 7 10Па послідовно наносили шари Ст та халькогенідного скла Авзл0З2оЗело з товщинами 60 і ЗООнм, відповідно. Експонування Ф здійснювали на голографічній установці шляхом проекції на шар резисту інтерференційної картини з ав! просторовою частотою у - 1800мм", утвореної когерентними пучками випромінювання Аг-лазера на довжині сч хвилі 5 - 514нм з густиною потужності хх 10Вт/см2. Величина експозиції, яку вибирали з лінійної ділянки характеристичної кривої резистного шару Ав40З2оЗедо, складала 0,3Дж/см?. В цьому випадку, при експонуванні ке,Layers of St and chalcogenide glass Avzl0Z2oZelo with thicknesses of 60 and ZOOnm, respectively, were successively deposited on a glass substrate measuring (102 7 102) mm 2 by thermal evaporation in a vacuum of 2 7 10 Pa. Exposure F was carried out on a holographic installation by projecting an interference pattern from av! spatial frequency y - 1800 mm", formed by coherent beams of Ag laser radiation at a wavelength of 5 - 514 nm with a power density of xx 10 W/cm2. The amount of exposure, which was selected from the linear section of the characteristic curve of the resistance layer Av40Z2oZedo, was 0.3 J/cm? In this case, when exposing ke,

Зз5 резистного шару інтерференційним світловим полем від двох плоских хвиль повинен формуватися рельєф з со синусоїдальною формою профілю. Післяекспозиційну обробку резиста проводили при кімнатній температурі (293К) в розчині, що складався з етилендіаміну, ацетону, диметилсульфоксиду і гліцерину, взятих з вмістом інгрідієнтів (06.95): «35 of the resistive layer, the interference light field from two plane waves should form a relief with a sinusoidal shape of the profile. Post-exposure processing of the resist was carried out at room temperature (293K) in a solution consisting of ethylenediamine, acetone, dimethylsulfoxide and glycerin, taken with the content of ingredients (06.95): "

Етилендіамін - 22; в с ацетон - 63; гліцерин -4; :з» диметилсульфоксид - решта.Ethylenediamine - 22; in acetone - 63; glycerin -4; :z» dimethylsulfoxide - the rest.

Після промивки і сушки одержаної дифракційної гратки-оригінала на неї наносився шар рідкої сю но фотополімерної композиції товщиною близько 5О0мкм, який закривався чистою скляною підкладкою розміром (102 х 102)мм?2 і опромінювався через неї колімованим інтегральним випромінюванням ртутної лампи ДРТ-220.After washing and drying the obtained original diffraction grating, a layer of liquid photopolymer composition with a thickness of about 500 μm was applied to it, which was covered with a clean glass substrate of size (102 x 102) mm2 and irradiated through it with the collimated integral radiation of the DRT-220 mercury lamp.

Ме При густині потужності випромінювання 0,5Вт/см 2 експозиція складала 20Дж/см 2. В результаті експонування ко відбувалося отвердіння фотополімерної композиції і після розблокування підкладок на другій підкладці 5р залишалась фотополімерна копія дифракційної гратки. Для порівняння якості мікрорельєфу оригіналу і копії їх о топографія досліджувалась з допомогою мікроскопа атомних сил Оітепвіоп 3100. Фіг.1 і З показують відповідно (Че) зображення загальних видів мікрорельєфу оригінала ГДГ та її фотополімерної копії. Також фіг.2 і 4 відповідно зображують профілограми мікрорельєфу оригінала ГДГ та її фотополімерної копії. Порівняння представлених результатів переконливо свідчить про високу якість мікрорельєфу як гратки-оригіналу, так і її фотополімерної дв Копії, профілі рельєфу мають синусоїдальну форму і практично співпадають. Так, наприклад, глибина рельєфу гратки-оригіналу і копії співпадають з точністю до ж- інм. їх ідентичність також підтверджують виміриMe At a radiation power density of 0.5 W/cm 2, the exposure was 20 J/cm 2. As a result of the exposure, the photopolymer composition hardened, and after unlocking the substrates, a photopolymer copy of the diffraction grating remained on the second substrate 5p. To compare the quality of the microrelief of the original and their copy, the topography was studied using an atomic force microscope Oitepviop 3100. Figures 1 and 3 show, respectively (Che) images of the general types of microrelief of the original GDH and its photopolymer copy. Also, Fig. 2 and 4 respectively depict microrelief profilograms of the original GDH and its photopolymer copy. A comparison of the presented results convincingly shows the high quality of the microrelief of both the original lattice and its photopolymer copy, the relief profiles have a sinusoidal shape and practically coincide. So, for example, the depth of the relief of the lattice-original and the copy coincide with the accuracy of zh-inm. their identity is also confirmed by measurements

Ф) дифракційної ефективності п граток (у. - 441; 488; 514 і 632нм) після нанесення на них відбиваючого шару АЇ, ко результати яких наведені в таблиці 3. во на довжинах хвиль 7, - 441; 488; 514 і б632нм. дрон ввF) diffraction efficiency of n gratings (in - 441; 488; 514 and 632 nm) after applying a reflective layer AI, the results of which are shown in Table 3. in wavelengths 7, - 441; 488; 514 and b632nm. drone vv

Таким чином, пропонований спосіб дозволяє використання ГДГ, одержаних на основі резистного шаруThus, the proposed method allows the use of GDH obtained on the basis of a resistive layer

АзвалоЗгоозЗело, для тиражування високоякісних копій методом фотополімеризації.AzvaloZgoozZelo, for duplicating high-quality copies by the photopolymerization method.

Claims (1)

Формула винаходу Спосіб виготовлення голографічних дифракційних граток, який включає вакуумне нанесення на підкладку адгезійного шару, резистного шару халькогенідного скла, його експонування когерентними пучками лазерного то випромінювання, селективне травлення в розчині, що містить етилендіамін, нанесення відбиваючого покриття, який відрізняється тим, що наносять шар халькогенідного скла потрійної системи АвлоЗвохЗех, де 20 5 х 540, який після експонування обробляють в селективному травнику, що додатково містить ацетон, гліцерин і диметилсульфоксид при наступному співвідношенні інгредієнтів (об. 9): етилендіамін 5-30 ацетон 55-90 гліцерин 2-8 диметилсульфоксид решта. Офіційний бюлетень "Промислоава власність". Книга 1 "Винаходи, корисні моделі, топографії інтегральних мікросхем", 2003, М 1, 15.01.2003. Державний департамент інтелектуальної власності Міністерства освіти і науки України. с щі 6) (о) «в) с (Се) соThe formula of the invention is a method of manufacturing holographic diffraction gratings, which includes vacuum application of an adhesive layer, a resistive layer of chalcogenide glass, to the substrate, its exposure to coherent beams of laser radiation, selective etching in a solution containing ethylenediamine, application of a reflective coating, which differs in that the layer is applied chalcogenide glass of the AvloZvokhZeh ternary system, where 20 5 x 540, which after exposure is processed in a selective herbarium, which additionally contains acetone, glycerin and dimethyl sulfoxide with the following ratio of ingredients (volume 9): ethylenediamine 5-30 acetone 55-90 glycerin 2-8 dimethyl sulfoxide is the rest. Official bulletin "Industrial Property". Book 1 "Inventions, useful models, topographies of integrated microcircuits", 2003, M 1, 15.01.2003. State Department of Intellectual Property of the Ministry of Education and Science of Ukraine. s shchi 6) (o) "c) s (Se) so - . и? (95) (о) іме) («в) 3е) іме) 60 б5- and? (95) (o) name) («c) 3e) name) 60 b5
UA99116251A 1999-11-17 1999-11-17 Method for producind a holographic diffraction grating UA36209C2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UA99116251A UA36209C2 (en) 1999-11-17 1999-11-17 Method for producind a holographic diffraction grating
RU99125577/28A RU2165637C1 (en) 1999-11-17 1999-12-03 Holographic grating manufacturing process

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UA99116251A UA36209C2 (en) 1999-11-17 1999-11-17 Method for producind a holographic diffraction grating

Publications (2)

Publication Number Publication Date
UA36209A UA36209A (en) 2001-04-16
UA36209C2 true UA36209C2 (en) 2003-01-15

Family

ID=21689411

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UA99116251A UA36209C2 (en) 1999-11-17 1999-11-17 Method for producind a holographic diffraction grating

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2165637C1 (en)
UA (1) UA36209C2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2233506C2 (en) * 2001-07-05 2004-07-27 ОАО "Ростовский оптико-механический завод" Method for switching-on of night viewing device
RU2389048C2 (en) * 2008-01-29 2010-05-10 Сергей Николаевич Максимовский Method for production of difraction grating on sheet material from single crystals of metals, their alloys, semiconductors and device for its realisation
MD341Z (en) * 2010-07-30 2011-09-30 Институт Прикладной Физики Академии Наук Молдовы Method for manufacturing relief holographic diffraction gratings
WO2013125933A2 (en) * 2012-02-22 2013-08-29 Даугавпилсский Университет Chalcogenide as-se-s electron beam resist

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4842633A (en) * 1987-08-25 1989-06-27 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method of manufacturing molds for molding optical glass elements and diffraction gratings
RU2084010C1 (en) * 1994-02-17 1997-07-10 Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" Process of manufacture of diffraction optical element
US5982545A (en) * 1997-10-17 1999-11-09 Industrial Technology Research Institute Structure and method for manufacturing surface relief diffractive optical elements

Also Published As

Publication number Publication date
RU2165637C1 (en) 2001-04-20
UA36209A (en) 2001-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5004673A (en) Method of manufacturing surface relief patterns of variable cross-sectional geometry
Lin Deep UV lithography
DE3856458T2 (en) Process for the production of holograms and diffraction gratings
DE1597803B2 (en) PHOTOMASK FOR EXPOSING SELECTED PARTS OF A LIGHT SENSITIVE LAYER
WO1998052101A1 (en) Gray scale mask and depth pattern transfer technique using inorganic chalcogenide glass
JP3442004B2 (en) Optical element manufacturing method
Hajto et al. Interference grating fabrication in spin-coated As2S3 films
Jeudy et al. Spectral photosensitization of a variable index material for recording phase holograms with high efficiency
DE2413154A1 (en) METHOD AND CONSTRUCTION FOR PRODUCING ILLUSTRATIONS (ILLUSTRATION MATERIAL)
RU2165637C1 (en) Holographic grating manufacturing process
EP0168179B1 (en) Improvements relating to photolithography
US4087281A (en) Method of producing optical image on chromium or aluminum film with high-energy light beam
JPH0217002B2 (en)
KR880009292A (en) Method of forming resist micropattern by electron beam or X-ray irradiation
JPS60230650A (en) Fine pattern manufacturing method
Sjölinder Bandwidth in dichromated gelatin holographic filters
US4866696A (en) Pre-formatted moth-eye type optical data storage member and method
Ganzherli et al. The transfer of a holographic structure from dihromated gelatin layers on a polymethylmethacrylate substrate
RU2165902C1 (en) METHOD OF PREPARING NEGATIVE SELECTIVE ETCHING AGENT FOR RESISTANT LAYERS OF CHALCOGENIDE As2S3 GLASS
JPH0456284B2 (en)
JPH06332355A (en) Hologram, hologram processing method and swelling film therefor
JPS5680133A (en) Formation of pattern
Olivares-Perez et al. Holographic material composed by dichromated gelatin with vanilla
DE2828965C2 (en)
RU2029331C1 (en) Method of making holograms