Дифракционная решетка и способ ее изготовления

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН А 1 1)4 СО ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУос НАЯ РЕ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ) Институт общей физики АН СССР (7 ) К.А.Валиев, Л.В.Великов, О.В.Леонтьева, Р.Х.Махмутов и А,Н.Якименко(56) Колитеевский Н.И, Волновая опти ка. М.: Наука, 1971, с. 237.Беляков Л.В Горячев Д.Н. и Сре" сели О.М. Методы контроля параметров дифракционных решеток, получаемых фотохимическим травлением полупроводников. Л.: ФТИ им. А,Ф.Иоффе АН СССР У 1438-76 Деп, 1976.(54) ДИФРАКЦИОН ШЕТКА И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ,ЯО 128708 зовать дифракционную решетку в качестве фазовой в инфракрасном диапазоне и уменьшить ее период. Решеткапредставляет собой совокупность равноудаленных идентичных элементов 1в виде прямоугольных параллелепипедов, выполненных так же, как и каркас 2, из монокристалла кремния. Параллельность элементов 1, разделенных промежутками 3, определяетсястрогой параллельностью кристаллографических плоскостей кремния. Плкости 5 каркаса 2 формируют парал"лельными главной плоскости (110), анаправление травления выбирают перпендикулярным кристаллографическомунаправлению (112), что позволяет ис"пользовать решетку в качестве амплитудной в видимом, ультрафиолетовоми рентгеновском диапазонах. 2 с.п.ф-лы, 2 ил.Изобретение относится к оптикомеханической промышленности и можетбыть использовано в спектральномприборостроении, а также для проведения спектральных исследований, 5включая области вакуумного ультрафио,летового и рентгеновского излучения,1Цель изобретения - обеспечениевозможности использования решетки в 10качестве фазовой в инфракрасном диапазоне, уменьшение ее периода и повышение качества, а также обеспечение возможности использования решетки в качестве амплитудной в видимом,ультрафиолетовом и рентгеновскомдиапазонах,На фиг.1 представлен вид решеткив плане; на фиг2 - то же, разрез.Дифракционная решетка выполнена 20в виде совокупности равноудаленных,взаимно параллельных и идентичныхэлементов 1, шириной а, которые насвоих концах переходят в каркас 2 иразделены сквозными промежутками 3 25шириной Ъ. При этом, элементы 1 икаркас 2 выполнены из монокристаллакремния, а сами элементы представляют собой прямые прямоугольные параллелепипеды, Рабочие грани 4 элементов 1 совпадают с плоскостями 5каркаса 2. Каркас 2 поддерживаетсяопорой 6, которая образует с ним единое целое. Период решетки Й, Выбортолщины Ь каркаса 2 зависит от видаизлучения, которое пропускается через дифракционную решетку. Например,для рентгена ( 3 = 30 Ао) толщинакаркаса не менее 5 мкм, а для вакуумного ультрафиолета ( 3 = 1126 А ) соответственно 0,1 мкм. Если толщинаэлементов 1 дифракционной решетки(толщина каркаса 2 ) выбирается из условия Ь = 3/2(п), где- длинаволны электромагнитного излучения(в полосе прозрачности кремния); ивпоказатель преломления кремния дляэлектромагнитного излучения с длиной волны 3 р то дифракционную решетку можно использовать как фазовую 50для инфракрасного излучения, поскольку кремний прозрачен для него, Параллельность элементов решетки, влияющая на ее качество, определяетсястрогой параллельностью кристаллографических плоскостей монокристаллического кремния,Период решетки может быть любым,вплоть до субмикронных размеров. Минимальный период определяется лишьвозможностями способа, которым будутформировать элементы решетки в слоемаски (резисте),Способ изготовления дифракционнойрешетки 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, ис" пользуя, например, маску с соответст-. вующим периодом, образованную электронным лучом, При этом направление периодичности травления выбирают перпендикулярным кристаллографическому направлению 1121 (ориентация штрихов в маске совпадает с направлением 1112.1). 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. длинь(, волны, такая решетка характеризуется лучшей пропускающей способностью по сравнению с конструкциями, в которых элементы решетки нанесены на подложку, имеющую в ряде случаев низкое пропускание. П р и м е р 1. Дифракционная ре-шетка состоит из параллельных и равноотстоящих элементов (а = 0,2 мкм),разделенных сквозными промежутками(Ъ = 0,2 мкм). Элементы решетки сфор-мированы в пластине (Ь = 10 мкм) измонокристаллического кремния с главной плоскостью (110), причем каждыйэлемент ориентирован вдоль кристаллографииесиого иалравлеииа 11121, аббковые стенки перпендикулярны кглавной плоскости. Решетка сформирована анизотропным травлением,Такая решетка использована приисследованиях в области рентгеновского излучения.П р и м е р 2. Дифракционная решетка состоит из параллельных и равноотстоящих элементов (а = 0,4 мкм),разделенных сквозными промежутками.Сегляни Редак Тираж 522 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, РЗаказ 7713 Подписомитета СССРоткрытийушская наб., дПроектная, 4 графическое предприятие, г, Ужг Производственн мированы в пластине (Ь = 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 сформирова 6 а анизотропным травлением.Такая решетка использована при исследованиях в области вакуумного ультрафиолетового излучения.П р и м е р 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 (Ь = 5 мкм) из монокристаллического кремния с главной плоскостью (110), причем каждый элемент ориентирован вдоль кристал- лографического направления 11121, а боковые стенки перпендикулярны к главной плоскости. Решетка сформирована анизотропным травлением. Такая25 решетка использована при исследованиях в области оптического излучения. Формула из обретения 1. Дифракционная решетка, выпол 30ненная в виде совокупности равноудаленных, взаимно параллельных и идентичных элементов, закрепленных наконцах за общий каркас и разделенныхсквозными промежутками, о т л и -ч а ю щ а я с я тем, что, с цельюобеспечения возможности использования решетки в качестве фазовой в инфракрасном диапазоне, уменьшения еепериода и повышения качества, элементы решетки и каркас выполнены из монокристалла кремния, причем элементырешетки представляют собой прямыепрямоугольные параллелепипеды, а ихрабочие грани совпадают с плоскостями каркаса./ 2, Способ изготовления дифракционной решетки, заключающийся в химическом травлении плоской пластины из монокристалла кремния по периодическому закону, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью обеспечения возмож 1ности 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 11121.