[发明专利]基于光刻和化学机械抛光的薄膜微光学结构的制备方法

权利要求书

1.一种基于光刻和化学机械抛光的薄膜微光学结构的制备方法，其特征在于，该制备方法包括下列步骤：

步骤1)薄膜表面镀金属膜：

①由上至下依次为薄膜层(9)、支柱层(8)和衬底(7)构成薄膜样品(6)，所述的薄膜层(9)由介质薄膜或半导体薄膜制成；

②在所述的薄膜层(9)的表面镀金属膜(10)；

步骤2)光刻选择性去除金属膜：

①将光刻胶均匀涂在薄膜样品(6)上；

②通过对准系统，将掩膜版与薄膜样品(6)对齐，然后通过紫外曝光和显影将掩膜版的图案传递到涂有光刻胶的薄膜样品(6)上；

③刻蚀涂有图案的光刻胶的薄膜样品(6)，去除未被光刻胶保护的部分金属膜(10)，直到形成所需要的金属图案层(11)；

步骤3)化学机械抛光：

①将含有金属图案层的薄膜样品嵌入到模具中，利用抛光垫和抛光液进行抛光，抛光过程中，覆盖有金属图案层(11)的薄膜区域没有接触到抛光垫和抛光液而被保留，其他薄膜区域经化学机械抛光被去除，金属图案层边缘的薄膜材料离金属图案层(11)边缘越近去除效率越低，形成楔形边角(12)；

②通过光学显微镜和CCD探测器观测所述楔形边角形貌变化，当楔形边角形貌符合设计要求后，结束抛光；

步骤4)金属膜(10)化学腐蚀：

①将经过化学机械抛光的薄膜样品置于腐蚀液中，对所述金属膜(10)进行腐蚀去除金属膜(10)得到微光学结构。

2.根据权利要求1所述的薄膜微光学结构的制备方法，其特征在于当需要的微光学结构为悬空状态时，还包括步骤5)支柱层(8)化学腐蚀：

将薄膜样品置于腐蚀液中，将支柱层腐蚀为支柱(13)。

3.根据权利要求1所述的薄膜微光学结构的制备方法，其特征在于，所述的介质薄膜为铌酸锂薄膜、石英薄膜、二氧化硅薄膜或金刚石薄膜。

4.根据权利要求1所述的薄膜微光学结构的制备方法，其特征在于，所述的半导体薄膜为硅薄膜或氮化铝薄膜。

5.根据权利要求1所述的薄膜微光学结构的制备方法，其特征在于，所述的微光学结构包括微盘腔、微环腔、脊型和线状光波导以及其耦合结构，所述的微盘腔是衬底上由支柱支撑的微盘结构；所述的光波导是衬底上的脊型或线状结构；所述的微环腔由环形或跑道型周期结构光波导组成；所述的耦合结构是由微盘腔与光波导、微环腔与光波导、微盘腔与微盘腔或者光波导与光波导组成。

6.根据权利要求1或2所述的薄膜微光学结构的制备方法，其特征在于，所述的楔形边角(12)的角度和宽度通过控制抛光时间和转速、抛光液颗粒大小来控制。

7.根据权利要求1或2所述的薄膜微光学结构的制备方法，其特征在于所述的金属膜的硬度高于薄膜层(9)的硬度。

8.根据权利要求1或2所述的薄膜微光学结构的制备方法，其特征在于所述的微光学结构的尺寸在亚微米级乃至厘米级之间。

9.根据权利要求1或2所述的薄膜微光学结构的制备方法，其特征在于所述的抛光液为二氧化硅小球悬浮液、三氧化二铝小球悬浮液或金刚石小球悬浮液。