[发明专利]一种大高宽比衍射光学元件的制作方法

权利要求书

1.一种大高宽比衍射光学元件的制作方法，其特征在于，该方法采用电子束直写制作X射线曝光掩模板，采用接触式曝光实现透射衍射光学元件的制作，在透射薄膜衬底面溅射电镀种子层，然后旋涂负性光刻胶，再次利用X射线曝光，并显影电镀刻蚀电镀种子层，进而形成大高宽比衍射光学元件。

2.根据权利要求1所述的大高宽比衍射光学元件的制作方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1：在硅底衬上制作自支撑薄膜；

步骤2：在该自支撑薄膜上蒸镀金属薄膜作为电镀种子层；

步骤3：在该金属薄膜上旋涂电子束抗蚀剂；

步骤4：电子束光刻、显影，并反应离子刻蚀，形成掩模图形；

步骤5：微电镀，在种子层上生长金属；

步骤6：去除抗蚀剂和电镀种子层，形成X射线曝光掩模板；

步骤7：采用接触式曝光并显影，在抗蚀剂上形成衍射光学元件图形；

步骤8：利用微电镀技术生长金属，并去光除刻胶；

步骤9：利用湿法腐蚀去除体硅形成窗口；

步骤10：在窗口薄膜面溅射金属薄膜作为电镀种子层，并旋涂负性光刻胶；

步骤11：利用X射线从金属面曝光，并显影；

步骤12：在金属面旋涂光刻胶覆盖金属图形，然后在窗口薄膜面电镀金属；

步骤13：去胶，并刻蚀去除电镀种子层，形成大高宽比衍射光学元件。

3.根据权利要求2所述的大高宽比衍射光学元件的制作方法，其特征在于，步骤1中所述自支撑薄膜具有一定的机械强度，在接触式曝光过程中该自支撑薄膜变形小，能够保证X射线曝光时的图形转移精度。

4.根据权利要求2所述的大高宽比衍射光学元件的制作方法，其特征在于，步骤2中所述蒸镀采用电子束蒸发技术，在自支撑薄膜上先沉积5nm的铬，然后在该铬上沉积10nm的金作为电镀种子层；步骤3中所述旋涂是通过控制旋转台的转速来控制抗蚀剂的厚度。

5.根据权利要求2所述的大高宽比衍射光学元件的制作方法，其特征在于，所述步骤4包括：

采用电子束直写将衍射光学元件掩模图形转移到抗蚀剂上，经过显影和反应离子刻蚀去除残余抗蚀剂，形成衍射光学元件的掩模图形。

6.根据权利要求2所述的大高宽比衍射光学元件的制作方法，其特征在于，步骤5中所述微电镀的金属为金，其厚度为300nm至500nm；步骤6中所述去除抗蚀剂采用剥离溶液，去除电镀种子层采用反应离子刻蚀。

7.根据权利要求2所述的大高宽比衍射光学元件的制作方法，其特征在于，所述步骤7包括：

利用X射线曝光卡具使掩模板和样品片紧密接触，降低X射线衍射所造成的图形展宽，曝光后经过显影，形成光学元件光刻胶图形。

8.根据权利要求2所述的大高宽比衍射光学元件的制作方法，其特征在于，步骤8中所述微电镀的金属为金，其厚度为300nm至500nm；所述去光除刻胶采用丙酮和酒精。

9.根据权利要求2所述的大高宽比衍射光学元件的制作方法，其特征在于，所述步骤9包括：

利用氢氟酸、冰乙酸和硝酸在摩尔比为12∶2∶1的比例下湿法腐蚀去除体硅，完成镂空窗口。

10.根据权利要求2所述的大高宽比衍射光学元件的制作方法，其特征在于，所述步骤10包括：

采用电子束蒸发技术，在自支撑薄膜上先沉积5nm的铬，再在铬上沉积10nm的金，作为电镀种子层，然后在镂空窗口薄膜面旋涂负性光刻胶。

11.根据权利要求2所述的大高宽比衍射光学元件的制作方法，其特征在于，步骤12中所述在金属面旋涂光刻胶覆盖金属图形，是在金属光栅线条上旋涂光刻胶，使其覆盖金属线条作为下一步电镀工艺的保护层。

12.根据权利要求2所述的大高宽比衍射光学元件的制作方法，其特征在于，所述步骤13包括：

在去胶液中去除两面的光刻胶，并利用反应离子刻蚀去除电镀种子层，形成大高宽比衍射光学元件。