[发明专利]高开口面积临界角透射光栅的制备方法

权利要求书

1.一种高开口面积临界角透射光栅的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、制备掩模板；

S2、在单晶硅基底双面沉积氮化硅层，然后在部分区域的氮化硅层表面旋涂光刻胶，将掩膜板对准单晶硅基底，分别经两面曝光显影后，将掩模板中的图形转移到单晶硅基底上，再经干法刻蚀氮化硅层、湿法刻蚀单晶硅后，即得基准光栅；

S3、在单晶硅基底远离基准光栅的区域双面镀铬，再双面旋涂光刻胶，经紫外曝光、显影后，湿法刻蚀铬，得到支撑结构；

S4、将单晶硅基底的支撑结构双面旋涂光刻胶后，然后双面曝光，每面曝光具体为：将硅基底单晶硅基底固定在扫描干涉场曝光系统工作台上，使扫描干涉场曝光系统的两束曝光光束入射至基准光栅上，调整工作台使两束曝光光束形成的干涉条纹与基准光栅栅线方向平行，保持曝光光束入射基准光栅状态不变，将扫描干涉场曝光系统中的相位锁定切换为动态相位锁定模式，然后对旋涂光刻胶的区域进行曝光；

S5、然后对S4中曝光后的单晶硅基底显影后，经干法刻蚀氮化硅层，湿法刻蚀单晶硅，最后去除氮化硅层，即得透射光栅；

S1中制备掩模板具体包括；在玻璃基板上制作多个均匀分布的矩形图形，任意相邻两个矩形图形之间的夹角为0.05°。

2.如权利要求1所述的高开口面积临界角透射光栅的制备方法，其特征在于，S3、S5中湿法刻蚀单晶硅所用刻蚀液为质量分数40～50％的KOH溶液，刻蚀温度为20～25℃。

3.如权利要求1所述的高开口面积临界角透射光栅的制备方法，其特征在于，S3、S5中刻蚀液中还加入表面活性剂，所述表面活性剂为IPA、TMDD以及SDSS中的至少一种；其中，IPA的添加量为KOH溶液质量的3～6％，TMDD的添加量为KOH溶液质量的0.05～0.1％，SDSS的添加量为KOH溶液质量的0.05～0.1％。

4.如权利要求1所述的高开口面积临界角透射光栅的制备方法，其特征在于，S3、S5中湿法刻蚀单晶硅时进行超声震荡，超声的频率为80～120kHz、功率为250～350W。

5.如权利要求1所述的高开口面积临界角透射光栅的制备方法，其特征在于，S1中使用质量分数为25～35％的硫酸溶液刻蚀铬，刻蚀温度为18～22℃。

6.如权利要求1所述的高开口面积临界角透射光栅的制备方法，其特征在于，S5中使用质量分数为49％的HF溶液与40％的NH₄F溶液的混合溶液去除氮化硅层，HF溶液与NH₄F溶液的质量比为1:7。

7.如权利要求1所述的高开口面积临界角透射光栅的制备方法，其特征在于，S2、S3、S5中均使用质量分数为1～3‰的NaOH溶液显影40～50s。

8.如权利要求1所述的高开口面积临界角透射光栅的制备方法，其特征在于，S4中通过莫尔条纹法使两束曝光光束形成的干涉条纹与基准光栅栅线方向平行。