[发明专利]一种离子束抛光的大面积单片集成Fabry-Pérot腔滤色器制造方法

权利要求书

1.一种离子束抛光的大面积单片集成Fabry-Pérot腔滤色器制造方法，其特征在于：首先准备一片衬底；然后，依次在衬底上沉积厚度在光学范围～100nm的底层金属层和厚度在光学范围～1000nm的电介质层薄膜；开展电介质层薄膜的单点驻留抛光试验以确定其离子束抛光工艺去除函数，并采用栅格路径扫描法对电介质层薄膜开展不同扫描速度条件下的分区域加工；通过电子束蒸发系统在已准备好的衬底材料上沉积厚度在光学厚度范围的底层金属层I；底层金属层I在沉积过程中沉积速率稳定、膜层厚度均匀且沉积后无表面应力释放；底层金属层I沉积完成后，采用光谱椭偏仪对膜层厚度进行测量，并对测量数据的沉积误差进行分析；采用场发射扫描电子显微镜对制得的底层金属层I的表面形貌进行观测；

通过电子束蒸发系统在底层金属层I上沉积厚度在光学厚度范围的电介质层薄膜材料；电介质层薄膜沉积完成后，采用光谱椭偏仪对膜层厚度进行测量，并对测量数据的沉积误差进行分析；采用场发射扫描电子显微镜对制得的电介质层薄膜的表面形貌进行观测；

再利用检测装置对单个微纳米台阶的高度、面形精度和表面粗糙度进行检测，并判别其检测结果是否符合加工精度要求，若不符合则重新采用离子束抛光工艺对单个微纳米台阶进行修形加工；若符合则在生成的微纳米台阶阵列结构上沉积光学厚度范围～100nm厚度的顶层金属层，即可制造形成单片集成Fabry-Pérot腔滤色器；微纳米台阶阵列结构呈现阶跃式，具体实现过程如下：首先，在离子束抛光机床上开展电介质层薄膜单点驻留抛光试验，获取去除函数A(x,y)；接下来，采用栅格路径扫描法对电介质层薄膜材料进行不同扫描速度条件下的分区域加工，即离子束以光栅扫描的方式在所界定的区域表面循环移动，最终形成不同高度的微纳米台阶阵列结构；最后，对制造的单片集成Fabry-Pérot腔滤色器的光谱性能进行测试。

2.根据权利要求1所述的一种离子束抛光的大面积单片集成Fabry-Pérot腔滤色器制造方法，其特征在于：衬底的材料选择硅片或石英玻璃。

3.根据权利要求1所述的一种离子束抛光的大面积单片集成Fabry-Pérot腔滤色器制造方法，其特征在于：采用轮廓仪、激光干涉仪及原子力显微镜对单个微纳米台阶的高度、面形精度和表面粗糙度进行检测，并判别其检测结果是否符合加工精度要求：台阶高度误差≤±5nm，面形精度PV≤λ/10，表面粗糙度Ra≤1nm；若不符合，则根据检测结果重新采用离子束抛光工艺对单个微纳米台阶进行修形加工。

4.根据权利要求1所述的一种离子束抛光的大面积单片集成Fabry-Pérot腔滤色器制造方法，其特征在于：单个微纳米台阶离子束修形加工中选取修形工艺参数，在离子束抛光机床上对检测结果不符合要求的单个微纳米台阶进行修形加工，修形加工完成后再次采用相关检测设备对其检测与评价。

5.根据权利要求1所述的一种离子束抛光的大面积单片集成Fabry-Pérot腔滤色器制造方法，其特征在于：在生成的微纳米台阶阵列结构上沉积厚度在光学厚度范围的顶层金属层II，形成大面积单片集成Fabry-Pérot腔滤色器；顶层金属层II沉积完成后，采用光谱椭偏仪对膜层厚度进行测量，并对测量数据的沉积误差进行分析；采用场发射扫描电子显微镜对制得的顶层金属层II的表面形貌进行观测。