專利名稱：一種硅濕法腐蝕制作多級微反射鏡的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多級微反射鏡的制作方法，特別涉及一種硅濕法腐蝕制作多級微反射鏡
的方法。
背景技術(shù)：
多級微反射鏡作為一種光的反射器件，在光學(xué)系統(tǒng)中有著越來越廣泛的應(yīng)用，如光譜 分析、光束整形和光纖耦合等。
隨著光學(xué)系統(tǒng)向體積小、結(jié)構(gòu)緊湊方向發(fā)展，光學(xué)系統(tǒng)中的器件微型化成為光學(xué)器件的 一個重要研究課題，微型光學(xué)器件設(shè)計與制作水平直接決定該光儀器的性能。多級微反射鏡 nj以通過二元光學(xué)技術(shù)在襯底上多次光刻和多次腐蝕(干法或濕法)在石英等多種材料上制 備階梯微結(jié)構(gòu)，這種方法存在以下缺點l、因多次套刻，水平精度難以保證；2、腐蝕或刻蝕 深度難以精確控制，精度和重復(fù)性較差。

發(fā)明內(nèi)容
木發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種工藝簡單、制作精度高的硅濕法腐蝕制作多級微反 W說的方法。
本發(fā)明的硅濕法腐蝕制作多級微反射鏡的方法包括如下步驟
a. 選擇上表而與(111)面偏一定角度的硅片作為多級微反射鏡材料，并對其上表面進(jìn) 行拋光，硅片上表面與(111)晶面的夾角根據(jù)多級微反射鏡的參數(shù)設(shè)定；
b. 在硅片表面生長一層二氧化硅薄膜或二氧化硅與氮化硅復(fù)合膜作為硅片腐蝕的掩蔽 材料，薄膜厚度在20nm—2000nm之間；
c. 光刻，腐蝕，去膠，在硅片上表面形成條狀掩蔽薄膜圖形；
d. 將步驟c制作完成的硅片放入硅的各向異性腐蝕液中，對未被掩蔽薄膜覆蓋的表面進(jìn) 行各項異性腐蝕，腐蝕液的溫度控制在6(rC 8(TC;當(dāng)腐蝕到硅的(111)面時，停止腐蝕， 經(jīng)過去離子水沖洗，得到階梯狀結(jié)構(gòu)；
6.在階梯狀結(jié)構(gòu)的表面鍍增反膜，得到多級微反射鏡。
本發(fā)明利用硅的晶格結(jié)構(gòu)特點，根據(jù)設(shè)計要求選擇上表面與(111)面偏一定角度的硅片制備基底，并根據(jù)階梯結(jié)構(gòu)參數(shù)制備相應(yīng)的光刻版，最后采用各向異性腐蝕技術(shù)制備多級 微反射鏡。由于采用一次光刻得到掩蔽薄膜圖形，并利用各向異性腐蝕技術(shù)中硅片(111) 面的特殊性，得到多級微反射鏡反射面和截斷面，因而在制作過程中橫向尺寸誤差小，能夠 較精確地控制腐蝕深度，有效提高了階梯縱向尺寸精度及重復(fù)性。本發(fā)明工藝簡單，工藝步 驟少，有利于提高制作效率，并且制作的微反射鏡表面粗糙度低，平面度高。
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。


圖l (a)、圖l (b)、圖l (c)、圖l (d)是本發(fā)明的硅濕法腐蝕制作多級微反射鏡的 方法工藝流程圖。圖中41為硅片，42掩蔽材料，43條狀掩蔽薄膜圖形，44制作完成的階梯狀
結(jié)構(gòu)。 ■
圖2是硅濕法腐蝕制作完成的多級微反射鏡實際結(jié)構(gòu)示意圖，ll反射面，12截斷面，13 為硅濕法腐蝕的條狀掩蔽薄膜圖形。
具體實施例方式
下面結(jié)合圖1和圖2詳細(xì)介紹硅的濕法腐蝕制作多級微反射鏡的方法。
a、 選擇上表而與(111)面偏一定角度的硅片41作為多級微反射鏡材料，對其上表面 進(jìn)行拋光；拋光面與(111)晶面的夾角根據(jù)多級微反射鏡的參數(shù)設(shè)定，拋光后對硅片進(jìn)行 沾潔處理。
b、 光刻版設(shè)計按多級微反射鏡設(shè)計參數(shù)設(shè)計光刻版，版面為亮暗相間的條紋；暗條 紋寬度為圖2中平面13的寬度，亮條紋寬度為圖2中多級微反射鏡反射面11加上截斷面 12在硅片41上表面投影的寬度。如圖2所示，反射面ll、截斷面12均為硅片的(111)面， 兩個面之間的夾角為109.48度，兩個面的長度之比可控制在20:1 10000:1。
c、 在硅片的表面用本領(lǐng)域公知的熱氧化或氫氧合成或CVD方法生長二氧化硅薄膜或二 氧化硅與氮化硅復(fù)合膜作為硅片腐^l的掩蔽材料42，薄膜厚度可根據(jù)硅片各項異性腐蝕工 藝的要求控制在20nm—2000nm之間。
d、 在掩蔽材料42上表面涂敷光刻膠，前烘，曝光，顯影，后烘，用濕法腐蝕或干法刻 蝕去除未被光刻膠覆蓋的掩蔽材料，形成條狀掩蔽薄膜圖形43;其中涂敷光刻膠，前烘， 曝光，顯影，后烘，及濕法腐蝕或干法刻蝕均為本領(lǐng)域公知的方法。e、對步驟d制作完成的硅片未被掩蔽薄膜覆蓋的表面進(jìn)行各項異性腐蝕；硅的腐蝕是
在KOH溶液中進(jìn)行，溶液重量百分比濃度為40%,溫度控制在70。C;在腐蝕過程中，可以 根據(jù)需要將硅片取出并放置在顯微鏡下觀察，當(dāng)腐蝕到硅的(111)面時，可觀察到反射面 11和截斷面12相交所成的直線，此時停止腐蝕，經(jīng)過去離子水沖洗，得到階梯狀結(jié)構(gòu)44。 由于硅片(111)面的特殊性，當(dāng)腐蝕到(111)面時，腐蝕速度很小，因而腐蝕深度較容易 控制，從而能夠保證制作的多級微反射鏡的尺寸精確。
f、鍍膜利用薄膜理論設(shè)計出多級微反射鏡的增反膜層，在步驟e得到的階梯狀結(jié)構(gòu)44的 11、 12、 13表面生長增反膜層；膜層生長采用直流濺射、射頻濺射，磁控濺射，電子束蒸 發(fā)，熱蒸發(fā)等工藝實現(xiàn)。射頻濺射制備Al膜或Au膜，厚度范圍90nm-150nm。在該條件下， 截斷面12劉-光的反射作用很小，可近似看為垂直于反射面11，平面13相對于反射面11講， 其尺寸很小，對光的反射和衍射效應(yīng)也可以忽略，整個結(jié)構(gòu)可看作11為階梯反射面，12為 階梯的垂直面。
權(quán)利要求
1. 一種硅濕法腐蝕制作多級微反射鏡的方法，其特征在于包括如下步驟a、選擇上表面與(111)面偏一定角度的硅片作為多級微反射鏡材料，并對其上表面進(jìn)行拋光；硅片上表面與(111)晶面的夾角根據(jù)多級微反射鏡的參數(shù)設(shè)定；b.在硅片表面生長一層二氧化硅薄膜或二氧化硅與氮化硅復(fù)合膜作為硅片腐蝕的掩蔽材料，薄膜厚度在20nm-2000nm之間；c.光刻，腐蝕，去膠，在硅片上表面形成條狀掩蔽薄膜圖形；d.將步驟c制作完成的硅片放入硅的各向異性腐蝕液中，對未被掩蔽薄膜覆蓋的表面進(jìn)行各項異性腐蝕，腐蝕液的溫度控制在60℃～80℃；當(dāng)腐蝕到硅的(111)面時，停止腐蝕，經(jīng)過去離子水沖洗，得到階梯狀結(jié)構(gòu)；e.在階梯狀結(jié)構(gòu)的表面鍍增反膜，得到多級微反射鏡。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種硅濕法腐蝕制作多級微反射鏡的方法，包括如下步驟選擇上表面與(111)面偏一定角度的硅片作為多級微反射鏡材料，并對其上表面進(jìn)行拋光；在硅片表面生長一層掩蔽材料；在硅片上表面形成條狀掩蔽薄膜圖形；對未被掩蔽薄膜覆蓋的表面進(jìn)行各項異性腐蝕得到階梯狀結(jié)構(gòu)；在階梯狀結(jié)構(gòu)的表面鍍增反膜，得到多級微反射鏡。本發(fā)明由于采用一次光刻得到掩蔽薄膜圖形，并利用各向異性腐蝕技術(shù)中硅片(111)面的特殊性，得到多級微反射鏡反射面和截斷面，因而在制作過程中橫向尺寸誤差小，能夠較精確地控制腐蝕深度，有效提高了階梯縱向尺寸精度及重復(fù)性。本發(fā)明工藝簡單，工藝步驟少，有利于提高制作效率。
文檔編號G02B1/10GK101290362SQ20081005078
公開日2008年10月22日 申請日期2008年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月4日
發(fā)明者梁中翥, 梁靜秋, 禹秉熙 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所