[发明专利]双膜交替腐蚀制作多级微反射镜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多级微反射镜的制作方法，特别涉及一种采用双膜交替腐蚀制作用于可见及红外波段的多级微反射镜的方法。

背景技术

多级微反射镜作为一种光的反射器件，在光学系统中有着越来越广泛的应用，如：光谱分析、光束整形和光纤耦合等。

随着光学系统向体积小、结构紧凑方向发展，光学系统中的器件微型化成为光学器件的一个重要研究课题，微型光学器件设计与制作水平直接决定该光学仪器的性能。多级微反射镜可以通过二元光学技术在衬底上经过多次光刻和多次腐蚀(干法或湿法)在石英等多种材料上制备阶梯微结构，这种方法存在以下缺点：1、因多次套刻，水平精度难以保证；2、腐蚀或刻蚀深度难以精确控制，精度和重复性较差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种工艺可控性强，纵向尺寸控制精度高、重复性好的双膜交替腐蚀制作多级微反射镜的方法。

本发明的双膜交替腐蚀制作多级微反射镜的方法包括如下步骤：

(一)、选用硅片、玻璃、二氧化硅、碳化硅、钼片或石英片作为多级微反射镜的基片，所述基片的双面抛光且表面粗糙度为0.2nm～1μm，并对其进行清洗处理；

(二)、将两种不同的膜层材料交替沉积于基片表面，形成交替的膜层，每单个膜层厚度为h，共N层，总沉积厚度为Nh；

(三)、在步骤(二)制作完成的膜层上表面涂敷高抗蚀光刻胶，用第一块光刻版进行第一次光刻，形成所需掩蔽图形；设定多级微反射镜总宽度为L，则第一块光刻版的明条纹和暗条纹的宽度各为L/2¹；然后分别用对应于两种膜层材料的腐蚀液交替湿法腐蚀或干法刻蚀两种薄膜材料共N/2层，去除光刻胶，清洗；

(四)、在步骤(三)制作完成的样品上表面涂敷高抗蚀光刻胶，然后用第二块光刻版进行第二次光刻，形成所需掩蔽图形，第一块光刻版的明条纹和暗条纹的宽度各为L/2²；然后分别用对应于两种膜层材料的腐蚀液交替湿法腐蚀或干法刻蚀两种薄膜材料N/4层；去除光刻胶，清洗；

(五)、在步骤(四)制作完成的样品上表面涂敷高抗蚀光刻胶，用第三块光刻版进行第三次光刻，形成所需掩蔽图形，第三块光刻版的明条纹和暗条纹的宽度各为L/2³；然后分别用对应于两种膜层材料的腐蚀液交替湿法腐蚀或干法刻蚀两种薄膜材料N/8层；去除光刻胶，清洗；以此类推，直至光刻后只腐蚀一层薄膜，得到设定级数的多级阶梯结构；

(六)、在步骤(五)得到的阶梯结构的上表面沉积增反膜层。

本发明由于采用多层膜腐蚀制作多级微反射镜，每层膜的厚度在沉积时能精确控制，并且不同材料的膜层相互交替沉积，然后分别用两种腐蚀液交替湿法腐蚀或干法刻蚀两种薄膜材料，所以在制作过程中能够精确地控制腐蚀深度，有效提高了阶梯纵向尺寸精度及重复性，工艺可控性强，重复性好，微反射镜表面粗糙度低，平面度高。

所述的基片采用熔石英、钼片、碳化硅、玻璃或二氧化硅；第一种膜层材料为钛膜(Ti)，对应于钛膜的腐蚀液为浓盐酸；第二种膜层材料为硅膜(Si)或三氧化二铝(Al₂O₃)，对应于硅膜的腐蚀液为稀氢氧化钾溶液，对应于三氧化二铝的腐蚀液为三氧化二铬的硫酸饱和溶液；第一种膜层材料和第二种膜层材料通过磁控溅射或射频溅射或离子束溅射或直流溅射或电子束蒸发或热蒸发方法沉积于基片的上表面。

所述的基片采用钼片或碳化硅；第一种膜层材料为硅膜(Si)，对应于硅膜的腐蚀液为稀氢氧化钾溶液；第二种膜层材料为二氧化硅(SiO₂)，对应于二氧化硅的腐蚀液为氢氟酸；第一种膜层材料和第二种膜层材料通过磁控溅射或射频溅射或离子束溅射或直流溅射或电子束蒸发或热蒸发方法沉积于基片的上表面。

所述的基片采用熔石英、玻璃或二氧化硅；第一种膜层材料为钼膜(Mo)，对应于钼膜的腐蚀液为稀硝酸或三氯化铁溶液；第二种膜层材料为硅膜(Si)，对应于硅膜的腐蚀液为稀氢氧化钾溶液；第一种膜层材料和第二种膜层材料通过磁控溅射或射频溅射或离子束溅射或直流溅射或电子束蒸发或热蒸发方法沉积于基片的上表面。

所述的基片采用碳化硅或玻璃；第一种膜层材料为钼膜(Mo)，对应于钼膜的腐蚀液为稀硝酸或三氯化铁溶液；第二种膜层材料为二氧化硅(SiO₂)，对应于二氧化硅的腐蚀液为氢氟酸；第一种膜层材料和第二种膜层材料通过磁控溅射或射频溅射或离子束溅射或直流溅射或电子束蒸发或热蒸发方法沉积于基片的上表面。