CN115369356B - 一种激光透反两用分划板的制作方法 - Google Patents

一种激光透反两用分划板的制作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115369356B
CN115369356B CN202210975901.7A CN202210975901A CN115369356B CN 115369356 B CN115369356 B CN 115369356B CN 202210975901 A CN202210975901 A CN 202210975901A CN 115369356 B CN115369356 B CN 115369356B
Authority
CN
China
Prior art keywords
film
reticle
layer
hfo
sio
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Active
Application number
CN202210975901.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115369356A (zh
Inventor
张金豹
史成浡
耿浩
刘广康
种丽平
杨资阳
田军
南勇
任玉河
张勇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Henan Pingyuan Optical & Electronic Co ltd
Original Assignee
Henan Pingyuan Optical & Electronic Co ltd
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 Henan Pingyuan Optical & Electronic Co ltd filed Critical Henan Pingyuan Optical & Electronic Co ltd
Priority to CN202210975901.7A priority Critical patent/CN115369356B/zh
Publication of CN115369356A publication Critical patent/CN115369356A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115369356B publication Critical patent/CN115369356B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/10—Glass or silica
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/08—Oxides
    • C23C14/083—Oxides of refractory metals or yttrium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/14—Metallic material, boron or silicon
    • C23C14/18—Metallic material, boron or silicon on other inorganic substrates
    • C23C14/185—Metallic material, boron or silicon on other inorganic substrates by cathodic sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/58—After-treatment
    • C23C14/5873—Removal of material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00—Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/02—Local etching
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00—Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/10—Etching compositions
    • C23F1/14—Aqueous compositions
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)

Abstract

本发明属于光学技术领域，公开了一种激光透反两用分划板的制作方法，分划板包括分划板基板、及设置在分划板基板上端面的分划图案；分划图案由分划图案构图层、分划图案匹配层组成；所述分划图案由多层膜层叠加构成，所述膜层为Al膜、HfO2膜、SiO2膜中的至少一种；所述分划板基板为ZF7光学玻璃；制作方法包括离子束溅射镀制分划图案构图层、涂正型光刻胶感光层、曝光、显影、腐蚀、去除感光层、离子束溅射镀制分划图案匹配层。本发明所制作的分划图案层既可以激光透射下使用形成亮、暗信息场，又可以激光反射下使用形成亮、暗信息场，达到分划板透射、反射两用的目的。

Description

一种激光透反两用分划板的制作方法
技术领域
本发明属于光学技术领域，具体涉及一种激光透反两用分划板的制作方法。
背景技术
分划板主要由沉积于光学玻璃基板上的金属薄膜经后期照相腐刻处理而获得分划图案制造而成，它是光电***瞄准、观察、调校和图像信息分析的基准标尺部件。近年来，随着激光技术的飞速发展，大功率激光器在光电***中应用越来越广，而这对激光光电***中分划板制造提出了新的性能指标要求即抗激光损伤阈值。
现有技术中制作分划板的金属膜层主要为铬膜、铝膜，其抗激光损伤性能主要依靠其金属本身的激光损伤性能保证，这样分划板的抗激光损伤阈值通常不会很高，这主要是基板、金属膜、金属保护膜所构成的薄膜结构对激光吸收很大，也即金属膜吸收非常大，在激光辐照下，薄膜由于温度场的急剧变化，在局部热点产生热弹性压力和热力波，这些导致了薄膜的最后损坏。
且现有技术中的分划板作用单一，分为透射用分划板及反射用分划板，在两路光电***中使用时，无法满足两路光电***的简便设计的要求。
因此亟需一种激光透反两用分划板的制作方法，来解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的就在于克服上述不足，提供一种激光透反两用分划板的制作方法。
为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：
一种激光透反两用分划板的制作方法，分划板包括分划板基板、及设置在分划板基板上端面的分划图案；分划图案由分划图案构图层、分划图案匹配层组成；
所述分划图案由多层膜层叠加构成，所述膜层为Al膜、HfO2膜、SiO2膜中的至少一种；所述分划板基板为ZF7光学玻璃；
所述制作方法包括以下步骤：
S1，离子束溅射镀制分划图案构图层，在分划板基板上按照分划图案构图层的膜层结构采用离子束溅射镀制分划图案构图层，得到第一零件；
S2，涂正型光刻胶感光层，在第一零件上使用涂胶机涂覆正型光刻胶感光层，得到第二零件；
S3，曝光，将第二零件上方放置标准图案底板后在紫外曝光机下进行曝光，得到第三零件；
S4，显影，将第三零件放入显影液中，得到第四零件；
S5，腐蚀，将第四零件放入腐蚀液中腐蚀，清洗后得到第五零件；
S6，去除感光层，使用丙酮擦拭第五零件，去除第五零件上剩余的正型光刻胶感光层，得到第六零件；
S7，离子束溅射镀制分划图案匹配层，在第六零件上按照分划图案匹配层的膜层结构采用离子束溅射镀制分划图案匹配层，得到分划板成品。
优选的，所述分划图案构图层的膜层结构为：以分划板基板为基准，按照远离分划板基板的方向依次为SiO2膜、HfO2膜、SiO2膜、HfO2膜、SiO2膜、HfO2膜、SiO2膜、HfO2膜、Al膜。
优选的，所述分划图案构图层的膜层结构为：以分划板基板为基准，按照远离分划板基板的顺序依次为185.5nm的SiO2膜、129.1nm的HfO2膜、185.5nm的SiO2膜、129.1nm的HfO2膜、185.5nm的SiO2膜、129.1nm的HfO2膜、185.5nm的SiO2膜、258.2nm的HfO2膜、90nm的Al膜。
优选的，分划图案匹配层的最下层与分划图案构图层的最上层相接触；
所述分划图案匹配层的膜层结构为：按照远离分划板基板的方向依次为SiO2膜、HfO2膜、SiO2膜、HfO2膜、SiO2膜、HfO2膜。
优选的，所述分划图案匹配层的膜层结构为：按照远离分划板基板的方向依次为185.5nm的SiO2膜、129.1nm的HfO2膜、185.5nm的SiO2膜、129.1nm的HfO2膜、185.5nm的SiO2膜、129.1nm的HfO2膜。
优选的，所述步骤S1中，使用双离子束溅射镀膜机进行镀膜，具体过程如下：
当双离子束溅射镀膜机真空度为6×10-2Pa～9×10-2Pa时，对分划板基板进行100℃～120℃烘烤，恒温30min～40min，继续抽真空；当真空度为2×10-3Pa～3×10-3Pa时，16cm离子源对膜料靶材进行清洗，12cm离子源对分划板基板进行清洗；清洗结束后，按照分划图案构图层的膜层结构依次溅射镀膜。
优选的，所述步骤S2中，涂胶在暗室红灯下进行；涂胶机的转速为2500r/min，涂胶时间为1min。
优选的，所述步骤S4中，显影液为氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液中的一种；显影液浸泡时间为30s～60s。
优选的，所述步骤S5中，腐蚀液包括以下组分：三氧化铬40g、氟化钠5g、溴化镉20g、可溶性淀粉0.1g～0.5g、蒸馏水1000ml；腐蚀时间在3min～4min。
优选的，当双离子束溅射镀膜机真空度6×10-2Pa～9×10-2Pa时，对第六零件进行100℃～120℃烘烤，恒温30min～40min，继续抽真空；当真空度2×10-3Pa～3×10-3Pa时，16cm离子源对SiO2、HfO2膜料靶材进行清洗；12cm离子源对第六零件进行清洗；清洗结束后，按照分划图案匹配层的膜层结构依次溅射镀膜。
作用原理：
衡量抗激光损伤阈值性能的参数可以用承受的最大激光功率密度(连续激光)或最大能量密度(脉冲激光)表示，常见单位分别是W/cm2和J/cm2。更高激光损伤阈值分划板薄膜工艺方法从分析激光损伤薄膜机理出发，提出了制备更高激光损伤阈值分划板切实可行的方法。
本发明主要针对应用于激光光电***中的光学分划元件制作激光信息的分划图案，使得所制作的分划图案既可以激光透射下使用形成亮、暗信息场(透射亮区、透射暗区)，又可以激光反射下使用形成亮、暗信息场(反射亮区、反射暗区)，达到分划板透射、反射两用的目的，保证两路光电***简便设计需求，同时又提升了分划元件承受激光辐射的能力。
本发明包括以下发明构思：选定分划板的基板材料、分划图案的膜层材料；从提高激光损伤阈值原理出发选定亮、暗分划图案膜层厚度设计方法，设计膜层厚度；选定制作膜层的设备及工艺参数；选定制作过程步骤；测定分划板光谱特性。
在高激光损伤阈值薄膜分划板制备中，应从提高损伤阈值的源头进行设计，获得薄膜理论上强的抗激光损伤能力。为减弱金属膜层的吸收，设计的膜系尽可能提高了激光波长的反射率，金属膜层反射率越高，膜层吸收越小，损伤就越不容易发生。这样，所制备的高激光损伤阈值薄膜分划板达到行业先进水平。
本发明的技术方案中，透射亮区采用全介质设计，激光信息光谱透射率大于99.5％以上(反射率接近于0.3％)，透射暗区采用金属加介质设计，激光信息光谱反射率大于99％以上(透射率接近于0％)，透射型使用透射信息场亮、暗对比度大于200:1，反射型使用反射信息场亮、暗对比度大于200:1。所制作的分划图案既满足激光照射条件下透射信息图案与反射信息图案亮暗对比度大，保证探测器响应灵敏度要求，又满足同一分划图案包含透射与反射两种激光信息，保证两路光电***简便设计需求，同时又提升了分划元件承受激光辐射的能力。
本发明的有益效果是：
本发明所制作的分划图案既可以激光透射下使用形成亮、暗信息场，又可以激光反射下使用形成亮、暗信息场，达到分划板透射、反射两用的目的，保证两路光电***简便设计需求，同时又提升了分划元件承受激光辐射的能力。
附图说明
图1为本发明实施例的分划板形成透射信息图案的原理示意图；
图2为本发明实施例的分划板形成反射信息图案的原理示意图；
图3为本发明实施例透射亮区的膜层结构示意图；
图4为本发明实施例透射暗区膜层的结构示意图；
图5为本发明实施例的双离子束溅射镀膜示意图；
图6为本发明实施例分划图案构图层的结构示意图；
图7为本发明实施例分划图案构图层腐蚀后的结构示意图；
图8为本发明实施例镀制分划图案匹配层后的结构示意图；
图9为本发明实施例透射使用时亮区的光谱特性图；
图10为本发明实施例透射使用时暗区的光谱特性图；
图11为本发明实施例反射使用时亮区的光谱特性图；
图12为本发明实施例反射使用时暗区的光谱特性图；
图13为本发明实施例的工艺流程图；
图14为本发明实施例的分划图案的样式。
图中：1、分划板基板：2、SiO2膜；3、HfO2膜；4、Al膜；5、有图案区；6、无图案区；7、16cm离子源(溅射)；8、12cm离子源(辅助)；9、中和器；10、靶材。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图以及具体实施例对本发明进行清楚地描述，在此处的描述仅仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
实施例
本实施例中所采用的装置、原料、试剂具体如下：
醇醚混合液：GB/T 678化学试剂乙醇(无水乙醇)；GB/T 12591化学试剂***；
薄膜膜料：SiO2：纯度99.99％以上；Al：纯度99.99％以上；HfO2：纯度99.99％以上；
镀膜机：美国Veeco双离子束溅射镀膜机；
光谱仪：美国Agilent Cary 7000UV-VIS-NIR全自动光谱仪；
膜系分析软件：TFC光学薄膜软件；
膜层测试依据：JB/T8226.1-1999。
本发明提供了一种激光透反两用分划板的制作方法，如图13所示，为本发明实施例的工艺流程图。
1.选定分划板的基板材料、分划图案的膜层材料
应用1.064μm激光波长激光信息场中的分划板基板选择ZF7光学玻璃，具体为国内成都光明光电股份有限公司生产的ZF7重火石光学玻璃，制作分划图案的膜层选择铝(Al)，二氧化铪(HfO2)、二氧化硅(SiO2)三种材料。优选上述材料原因如下：ZF7重火石光学玻璃机械强度高、耐激光辐射好；铝膜料(Al)在激光信息光谱波段反射率高，有利于减少反射介质膜料匹配层，且其与基板及氧化物膜料结合力强，有利于与氧化物膜料形成致密牢固的薄膜微观结构，抑制大气环境的侵蚀，延长分划板的使用寿命；二氧化铪膜料(HfO2)是高折射率氧化物膜料中抗激光性能最优的、且与二氧化硅膜料(SiO2)结合形成膜系后化学稳定性高、机械强度好，有利于提升薄膜整体耐酸、耐碱性及恶劣环境的适应性。
2.选定透射暗区、透射亮区的膜层厚度设计方法，设计膜层厚度；
激光对薄膜的破坏机理尽管很复杂，但主要是热效应：激光作用在薄膜上之所以会产生热，主要是因为薄膜吸收激光能量引起的。由于薄膜存在本征吸收和外因吸收，这两种吸收随着温度的升高而成指数增加。薄膜吸收激光能量后，不仅温度升高，而且由于短时间内的急剧加热，在局部热点周围产生热弹性压力和热应力波，从而加剧了薄膜的最后破坏。激光波长、脉冲宽度、光斑面积、重复频率等都将影响损伤阈值。
要提高分划板的抗激光损失阈值需要在减少膜层的吸收上出发。分划板的透射暗区由于是金属膜衬底，透射率必然为零，所以设计膜系的反射率应足够高，尽可能减少吸收，进而提升抗激光性能。分划板的透射亮区设计应透射率足够高，反射率足够小，增大图案的对比度。且同一分划板上透射暗区、透射亮区的膜系能够互相配合，不互相干扰各自的光学性能。
如图1所示，为本发明实施例的分划板形成透射信息图案的原理示意图；如图2所示，为本发明实施例的分划板形成反射信息图案的原理示意图。分划板表面分为有图案区5和无图案区6。图1中，在透射使用时，激光a穿透分划板表面无图案区域形成透射亮区，穿不透有图案区域形成透射暗区，随后形成透射信息图案。图2中，在反射使用时，激光b在分划板表面无图案区域微弱反射形成反射暗区，从有图案表面高强反射形成反射亮区，形成反射信息图案。亮区、暗区组合形成分划图案。先设计透射暗区：
金属膜铝(Al)复折射率n-ik、二氧化铪(HfO2)折射率n1、二氧化硅(SiO2)折射率n2。
1.064μm激光波长处金属膜铝(Al)复折射率n-ik＝1.8-9i、二氧化铪(HfO2)折射率n1＝2.06、二氧化硅(SiO2)折射率n2＝1.45。
金属膜表面反射率计算公式如下：
R＝(1-n)2+k2/(1+n)2+k2≈91.7％；
A＝1-T-R，由于金属膜本身透射率为零，所以吸收很大，激光损失阈值很低。要减小吸收A，需要尽可能的提高反射率R。这需要在金属膜表面进行膜系设计，提升金属膜的反射率。通过理论分析，拟采用金属表面设计低、高折射率膜对的方法提升金属膜反射率。结构如下：
Sub/M LHLHLH/Air，其中Sub为光学玻璃基板(ZF7)，Air为空气，M为90nm铝(Al)，H为二氧化铪(HfO2)，L为二氧化硅(SiO2)。
ThicknessH、L＝αλ/4n；
α为膜系结构中系数，λ为激光信息光谱波长，n为膜层折射率。
上述结构，1.064μm激光波长处金属膜铝(Al)复折射率n-ik＝1.8-9i、二氧化铪(HfO2)折射率n1＝2.06、二氧化硅(SiO2)折射率n2＝1.45。反射率计算：
T＝0，因为光线穿不透金属，所以透射为零；
透射暗区的膜层厚度依次：90nm(Al)、185.5nm(SiO2)、129.1nm(HfO2)、185.5nm(SiO2)、129.1nm(HfO2)、185.5nm(SiO2)、129.1nm(HfO2)。
再设计透射亮区：
1.064μm激光波长处ZF7光学玻璃折射率ng＝1.8、二氧化铪(HfO2)折射率n1＝2.06、二氧化硅(SiO2)折射率n2＝1.45。
由于透射亮区、透射暗区在同一零件表面上，实际加工中膜系结构应该在不影响暗区光谱性能的基础上进行设计。透射亮区的膜系应能包含透射暗区膜系设计。
通过理论分析，拟采用虚设层膜系设计原理即提升亮区透射率，又不影响暗区反射率。结构如下：
透射亮区膜层结构：Sub/LHLHLHL2HLHLHLH/Air，其中Sub为光学玻璃基板(ZF7)，Air为空气，H为二氧化铪(HfO2)，L为二氧化硅(SiO2)。其中最外6层与透射暗区所有膜系对应(除金属Al膜)。
ThicknessH、L＝αλ/4n；
其中，α为膜系结构中系数，λ为激光信息光谱波长，n为膜层折射率。
推导：结构Sub/2H/Air＝Sub/HH/Air的反射率为
从反射率计算公式可知，反射率与2H膜层无关，仅与基板折射率有关，这样2H膜层相当于虚设层。
则上述亮区膜系结构，逐步简化Sub/LHLHLHLHHLHLHLH/Air，Sub/LHLHLHLLHLHLH/Air，Sub/LHLHLHHLHLH/Air，Sub/LHLHHLH/Air，……，Sub/L/Air。
结论：反射率计算Sub/LHLHLHL2HLHLHLH/Air＝Sub/L/Air
T＝1-R≈99.7％
透射亮区的膜层厚度依次：185.5nm(SiO2)、129.1nm(HfO2)、185.5nm(SiO2)、129.1nm(HfO2)、185.5nm(SiO2)、129.1nm(HfO2)、185.5nm(SiO2)、258.2nm(HfO2)、185.5nm(SiO2)、129.1nm(HfO2)、185.5nm(SiO2)、129.1nm(HfO2)、185.5nm(SiO2)、129.1nm(HfO2)。
这样，得到了分划板整个膜系设计结果。
依据光学薄膜干涉效应，激光难以穿透90nm厚度的Al膜，所以上述透射暗区结构Sub/M LHLHLH/Air。变形Sub/LHLHLHL2H M LHLHLH/Air，其光学性能不发生改变(即在分划板基板与Al膜中***任意厚度的SiO2膜、HfO2膜不影响光谱，光谱性能仍然保持不变)，便于与透射亮区设计相结合，后期进行分划图案制造。最终得到可以进行实际制造膜系设计结果。透射亮区Sub/LHLHLHL2H LHLHLH/Air，透射暗区Sub/LHLHLHL2H M LHLHLH/Air。
如图3所示，为本发明实施例透射亮区的膜层结构示意图；图2中，分划板基板1采用的是ZF7光学玻璃，并在分划板基板1上方有依次层叠的SiO2膜2、HfO2膜3，SiO2膜2、HfO2膜3交替出现，其中SiO2膜2、HfO2膜3均有7层。
如图4所示为本发明实施例透射暗区膜层的结构示意图；图3中，分划板基板1采用的是ZF7光学玻璃，并在分划板基板1上方有依次层叠的SiO2膜2、HfO2膜3，SiO2膜2、HfO2膜3交替出现，其中SiO2膜2、HfO2膜3均有7层；然后设置有Al膜，在Al膜4上方依然依次层叠SiO2膜2、HfO2膜3，SiO2膜2、HfO2膜3交替出现，其中Al膜上方SiO2膜、HfO2膜3均有3层。
透射亮区采用全介质设计，激光信息光谱反射率接近于0.3％(透射率大于99.5％以上)，透射暗区采用金属加介质设计，激光信息光谱反射率大于99％以上(透射率接近于0％)。
当分划板透射型使用时，透射信息场亮、暗对比度大于200:1；而当分划板反射型使用时，反射信息场亮、暗对比度大于200:1。
分划板反射使用时，透射亮区变为反射暗区、透射暗区变为反射亮区。即形成的图案中光能强的地方为亮，光能弱的地方为暗。
3.选定制作膜层的方式及工艺参数
制作膜层的方式有热蒸发方式、离子源辅助蒸发方式、离子束溅射方式等，选择所制备膜料吸收系数小、膜层机械强度强的离子束溅射方式镀制。
表1双离子束溅射镀制膜层工艺参数
4.选定分划板制作过程步骤
4.1离子束溅射镀制分划图案构图层
在实际进行膜层的镀制时，重新对膜层结构进行了定义，此处将分划板透射亮区前8层加上Al膜层称为分划图案构图层；分划图案构图层的膜层结构为：以分划板基板为基准，按照远离分划板基板的顺序依次为185.5nm的SiO2膜、129.1nm的HfO2膜、185.5nm的SiO2膜、129.1nm的HfO2膜、185.5nm的SiO2膜、129.1nm的HfO2膜、185.5nm的SiO2膜、258.2nm的HfO2膜、90nm的Al膜。此处的数据描述的都是膜层的厚度。
对分划板基板进行检验，其表面需没有破点及路子；其次，使用1:1醇醚混合液清擦，清洁完成后，装载入美国Veeco双离子束溅射镀膜机，抽真空。如图5所示，为本发明实施例的双离子束溅射镀膜示意图。
当双离子束溅射镀膜机真空度6×10-2Pa～9×10-2Pa时，对分划板基板进行100℃～120℃烘烤，恒温30min～40min，继续抽真空；当真空度2×10-3Pa～3×10-3Pa时，16cm离子源对HfO2、SiO2、Al膜料靶材进行清洗，12cm离子源对分划板基板进行清洗；清洗结束后，按表1工艺参数依次溅射镀制185.5nm的SiO2膜、129.1nm的HfO2膜、185.5nm的SiO2膜、129.1nm的HfO2膜、185.5nm的SiO2膜、129.1nm的HfO2膜、185.5nm的SiO2膜、258.2nm的HfO2膜、90nm的Al膜。
如图6所示，为本发明实施例分划图案构图层的结构示意图。
4.2涂正型光刻胶感光层
涂胶过程在暗室红灯下进行；将零件固定于涂胶机的涂胶台上，将正型光刻胶滴于零件表面(零件的Al膜的上表面)，打开涂胶机电源开关进行涂胶，涂胶机转速为2500r/min左右，涂胶机转动时间为1min。
4.3曝光
曝光过程在暗室红灯下进行；将零件与底板对齐平放在曝光台上，打开紫外曝光机挡板进行曝光，曝光时间为10min。
该步骤中，底板是指与所制作的零件的分划图案亮暗相反的标准图案底板，通过利用标准图案底板可以简单方便的大批量复制零件的分划图案。
如图14所示，为本发明实施例的分划图案的样式，其中黑色的部分为透射暗区图案，白色部分为透射亮区图案。透射暗区图案会被标准图案底板遮挡，无法被紫外线照射。
4.4显影
将零件放入显影液中，轻轻晃动显影皿；光线(紫外线)照射部分在显影液中完全溶解，显影时间为30s～60s。
显影液配方：氢氧化钾5g、蒸馏水1000ml。显影液的配方还可以为：氢氧化钠5g、蒸馏水1000ml。
显影主要目的是去除透射亮区的正型光刻胶感光层，将透射亮区的Al膜露出，透射暗区Al膜则利用正型光刻胶感光层保护起来。
4.5腐蚀
将零件放入腐蚀液中，腐蚀零件须在室温下并轻轻晃动腐蚀皿，腐蚀时间在3～4min。将腐蚀好的零件用流动的水冲洗，并用离心机甩干。
腐蚀液配方：三氧化铬40g、氟化钠5g、溴化镉20g、可溶性淀粉0.1～0.5g、蒸馏水1000ml。
腐蚀主要目的是去除透射亮区的Al膜，将透射亮区彻底露出，透射暗区Al膜由于感光胶保护没有影响。
如图7所示，为本发明实施例分划图案构图层腐蚀后的结构示意图。
4.6去除剩余感光层
手工用棉球蘸丙酮轻轻擦去零件上的剩余的正型光刻胶感光层。
4.7离子束溅射镀制分划图案匹配层
此处将分划板透射暗区剩下的6层膜层称为分划图案匹配层；分划图案匹配层的最下层与分划图案构图层的最上层相接触；
分划图案匹配层的膜层结构为：按照远离分划板基板的方向依次为185.5nm的SiO2膜、129.1nm的HfO2膜、185.5nm的SiO2膜、129.1nm的HfO2膜、185.5nm的SiO2膜、129.1nm的HfO2膜。此处的数据描述的都是膜层的厚度。
再次使用1:1醇醚混合液清擦零件，零件清洁完成后，装载入美国Veeco双离子束溅射镀膜机，抽真空。
当双离子束溅射镀膜机真空度6×10-2Pa～9×10-2Pa时，对步骤4.6获得的零件(包括分划基板及其表面上已镀制的膜层)进行100℃～120℃烘烤，恒温30min～40min，继续抽真空；当真空度2×10-3Pa～3×10-3Pa时，16cm离子源对SiO2、HfO2膜料靶材进行清洗，12cm离子源对步骤4.6获得的零件(包括分划基板及其表面上已镀制的膜层)进行清洗；清洗结束后，按表1工艺参数依次溅射镀制185.5nm(SiO2)、129.1nm(HfO2)、185.5nm(SiO2)、129.1nm(HfO2)、185.5nm(SiO2)、129.1nm(HfO2)。
如图8所示，为本发明实施例镀制分划图案匹配层后的结构示意图。
5.测定分划板光谱特性
如图9所示，为本发明实施例透射使用时亮区的光谱特性图；
如图10所示，为本发明实施例透射使用时暗区的光谱特性图；
如图11所示，为本发明实施例反射使用时亮区的光谱特性图；
如图12所示，为本发明实施例反射使用时暗区的光谱特性图。
利用光谱仪测量经过上述步骤获得的分划板的透射亮区、透射暗区的光谱特性，光谱特性满足图9、图10、图11、图12，上述各图中横坐标均表示波长，图9、图10的纵坐标表示透射率，图11、图12的纵坐标表示反射率。
透射使用时：分划图案亮区1.064μm激光波长透射率大于99.5％；分划图案暗区1.064μm激光波长透射率接近0。
反射使用时：分划图案亮区1.064μm激光波长反射率大于99％；分划图案暗区1.064μm激光波长反射率小于0.5％。
综上所述，本发明实施例获得的分划板可以实现透射、反射两用的目的。
本实施例获得的分划板应符合透射亮区1.064μm激光波长，R＜0.5％；透射暗区1.064μm激光波长，R＞99％要求；膜层特性符合JB/T8226.1-1999标准。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种激光透反两用分划板的制作方法，其特征在于：
分划板包括分划板基板、及设置在分划板基板上端面的分划图案；分划图案由分划图案构图层、分划图案匹配层组成；
所述分划图案由多层膜层叠加构成，所述膜层为Al膜、HfO2膜、SiO2膜中的至少一种；所述分划板基板为ZF7光学玻璃；
所述制作方法包括以下步骤：
S1，离子束溅射镀制分划图案构图层，在分划板基板上按照分划图案构图层的膜层结构采用离子束溅射镀制分划图案构图层，得到第一零件；
S2，涂正型光刻胶感光层，在第一零件上使用涂胶机涂覆正型光刻胶感光层，得到第二零件；
S3，曝光，将第二零件上方放置标准图案底板后在紫外曝光机下进行曝光，得到第三零件；
S4，显影，将第三零件放入显影液中，得到第四零件；
S5，腐蚀，将第四零件放入腐蚀液中腐蚀，清洗后得到第五零件；
S6，去除感光层，使用丙酮擦拭第五零件，去除第五零件上剩余的正型光刻胶感光层，得到第六零件；
S7，离子束溅射镀制分划图案匹配层，在第六零件上按照分划图案匹配层的膜层结构采用离子束溅射镀制分划图案匹配层，得到分划板成品；
所述分划图案构图层的膜层结构为：以分划板基板为基准，按照远离分划板基板的顺序依次为185.5nm的SiO2膜、129.1nm的HfO2膜、185.5nm的SiO2膜、129.1nm的HfO2膜、185.5nm的SiO2膜、129.1nm的HfO2膜、185.5nm的SiO2膜、258.2nm的HfO2膜、90nm的Al膜；
分划图案匹配层的最下层与分划图案构图层的最上层相接触；
所述分划图案匹配层的膜层结构为：按照远离分划板基板的方向依次为185.5nm的SiO2膜、129.1nm的HfO2膜、185.5nm的SiO2膜、129.1nm的HfO2膜、185.5nm的SiO2膜、129.1nm的HfO2膜。
2.根据权利要求1所述的一种激光透反两用分划板的制作方法，其特征在于：所述步骤S1中，使用双离子束溅射镀膜机进行镀膜，具体过程如下：
当双离子束溅射镀膜机真空度为6×10-2Pa～9×10-2Pa时，对分划板基板进行100℃～120℃烘烤，恒温30min～40min，继续抽真空；当真空度为2×10-3Pa～3×10-3Pa时，16cm离子源对膜料靶材进行清洗，12cm离子源对分划板基板进行清洗；清洗结束后，按照分划图案构图层的膜层结构依次溅射镀膜。
3.根据权利要求1所述的一种激光透反两用分划板的制作方法，其特征在于：所述步骤S2中，涂胶在暗室红灯下进行；涂胶机的转速为2500r/min，涂胶时间为1min。
4.根据权利要求1所述的一种激光透反两用分划板的制作方法，其特征在于：所述步骤S4中，显影液为氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液中的一种；显影液浸泡时间为30s～60s。
5. 根据权利要求1所述的一种激光透反两用分划板的制作方法，其特征在于：所述步骤S5中，腐蚀液包括以下组分：三氧化铬 40g、氟化钠5g、溴化镉20g、可溶性淀粉0.1g～0.5g、蒸馏水1000ml；腐蚀时间在3min～4min。
6.根据权利要求1所述的一种激光透反两用分划板的制作方法，其特征在于：当双离子束溅射镀膜机真空度6×10-2Pa～9×10-2Pa时，对第六零件进行100℃～120℃烘烤，恒温30min～40min，继续抽真空；当真空度2×10-3Pa～3×10-3Pa时，16cm离子源对SiO2、HfO2膜料靶材进行清洗；12cm离子源对第六零件进行清洗；清洗结束后，按照分划图案匹配层的膜层结构依次溅射镀膜。
CN202210975901.7A 2022-08-15 2022-08-15 一种激光透反两用分划板的制作方法 Active CN115369356B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210975901.7A CN115369356B (zh) 2022-08-15 2022-08-15 一种激光透反两用分划板的制作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210975901.7A CN115369356B (zh) 2022-08-15 2022-08-15 一种激光透反两用分划板的制作方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115369356A CN115369356A (zh) 2022-11-22
CN115369356B true CN115369356B (zh) 2023-10-24

Family

ID=84066595

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210975901.7A Active CN115369356B (zh) 2022-08-15 2022-08-15 一种激光透反两用分划板的制作方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115369356B (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105892084A (zh) * 2016-06-21 2016-08-24 河南平原光电有限公司 一种镀铝分划元件制作方法
CN109445122A (zh) * 2018-12-18 2019-03-08 长沙韶光铬版有限公司 一种反射型分划板及其制作方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI606986B (zh) * 2012-10-03 2017-12-01 康寧公司 用於保護玻璃表面的物理氣相沉積層

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105892084A (zh) * 2016-06-21 2016-08-24 河南平原光电有限公司 一种镀铝分划元件制作方法
CN109445122A (zh) * 2018-12-18 2019-03-08 长沙韶光铬版有限公司 一种反射型分划板及其制作方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN115369356A (zh) 2022-11-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6410193B1 (en) Method and apparatus for a reflective mask that is inspected at a first wavelength and exposed during semiconductor manufacturing at a second wavelength
KR100295385B1 (ko) 하프톤위상쉬프트포토마스크,하프톤위상쉬프트포토마스크용블랭크스및이들의제조방법
JP5054766B2 (ja) フォトマスクブランク及びフォトマスク
JP6929983B1 (ja) 反射型マスクブランクおよび反射型マスク、並びに半導体デバイスの製造方法
JPWO2006030627A1 (ja) Ｅｕｖリソグラフィ用反射型マスクブランクスおよびその製造方法
TW202125090A (zh) 反射型光罩基底及反射型光罩、以及半導體裝置之製造方法
CN110785703B (zh) 反射型光掩模坯以及反射型光掩模
JPH0799730B2 (ja) パターン形成方法
JPWO2008018247A1 (ja) 透過型偏光素子及びそれを用いた複合偏光板
KR100389996B1 (ko) 포토마스크
JP3594659B2 (ja) 位相シフトフォトマスクブランクス製造方法、位相シフトフォトマスクブランクス、及び位相シフトフォトマスク
JP2007250613A (ja) 反射型マスクブランク、反射型マスク及び極端紫外線の露光方法
JP2019070854A (ja) 反射型マスクブランク、反射型マスク及びその製造方法、並びに半導体装置の製造方法
JP2015028999A (ja) Ｅｕｖリソグラフィ用反射型マスクブランク、および、ｅｕｖリソグラフィ用反射型マスク
US8709683B2 (en) Photomask blank, photomask blank manufacturing method, and photomask manufacturing method
JP4784983B2 (ja) ハーフトーン型位相シフトマスクブランク及びハーフトーン型位相シフトマスク
CN115369356B (zh) 一种激光透反两用分划板的制作方法
JP7363913B2 (ja) 反射型マスクブランクおよび反射型マスク
TW202004329A (zh) 遮罩基底、相位轉移遮罩以及半導體元件之製造方法
JP2007273651A (ja) 極端紫外線露光用マスクブランク及び極端紫外線露光用マスク並びにパターン転写方法
JP4900656B2 (ja) 反射型マスクブランク、反射型フォトマスク、及び反射型フォトマスクの製造方法
KR101846065B1 (ko) 포토마스크 블랭크 및 이것을 사용한 포토마스크의 제조 방법, 및 표시 장치의 제조 방법
JP5018212B2 (ja) 反射型フォトマスクブランク及び反射型フォトマスク並びに半導体装置の製造方法
JP2008078551A (ja) 反射型フォトマスクブランク及び反射型フォトマスク並びに半導体装置の製造方法
JP2003151881A (ja) パターンの転写方法とそのフォトマスク

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant