CN109917617B - 抗冷反射红外靶标制备方法及抗冷反射红外靶标 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种抗冷反射红外靶标制备方法及抗冷反射红外靶标，该抗冷反射红外靶标制备方法包括：步骤一，在多晶硅基底上涂覆负性光刻胶层；步骤二，通过掩模板对表面涂覆有负性光刻胶层的多晶硅基底进行曝光；步骤三，对曝光后的表面涂覆有负性光刻胶层的多晶硅基底进行显影处理；步骤四，对表面具有靶标孔形的负性光刻胶层的多晶硅基底进行电腐蚀；步骤五，在抗反射层和靶标孔形的负性光刻胶层上均涂覆一层膜层；步骤六，除去多晶硅基体上的靶标孔形的负性光刻胶层以及设置在靶标孔形的负性光刻胶层上的膜层，以获取抗冷反射红外靶标。应用本发明的技术方案，以解决现有技术中靶标表面反射率较高，容易产生冷反射现象的技术问题。

Description

抗冷反射红外靶标制备方法及抗冷反射红外靶标

技术领域

本发明涉及靶标制备的技术领域，尤其涉及一种抗冷反射红外靶标制备方法及抗冷反射红外靶标。

背景技术

随着国际环境的变化，航天技术的迅猛发展，基于红外成像技术的星载和机载红外遥感、遥测系统等设备的使用越来越广泛，精度要求越来越高，对红外制导和红外成像制导系统的目标识别及目标跟踪的技术要求也越来越高。为了在红外探测系统的设计和研制阶段真实客观地评估各种红外成像设备的性能，对测试这类设备的红外目标模拟器的分辨率提出了更高的要求，对作为红外目标模拟器关键部件的红外靶标，提出了最小线宽、最小圆孔尺寸50μm以下的要求。传统的机械加工方式无法满足这些加工精度要求，需要采用光刻加工来实现。目前光刻加工的高精度红外微小靶标表面反射率较高，会产生严重的冷反射现象。

冷反射现象是指由于靶标表面发生反射，接收到探测器及周围低温腔冷环境的影像，该影像辐射强度随视场大小变化，成为不可滤掉的噪声信号叠加在景物信号上，在热图像的视场中形成黑斑，严重影响红外目标模拟器的性能。

发明内容

本发明提供了一种抗冷反射红外靶标制备方法及抗冷反射红外靶标，能够解决现有技术中靶标表面反射率较高，容易产生冷反射现象的技术问题。

根据本发明的一方面，提供了一种抗冷反射红外靶标制备方法，抗冷反射红外靶标制备方法包括：步骤一，在多晶硅基底上涂覆负性光刻胶层；步骤二，通过掩模板对表面涂覆有负性光刻胶层的多晶硅基底进行曝光，掩模板具有与待成型的靶标孔形状相同的透光孔；步骤三，对曝光后的表面涂覆有负性光刻胶层的多晶硅基底进行显影处理，以获取表面具有靶标孔形的负性光刻胶层的多晶硅基底；步骤四，对表面具有靶标孔形的负性光刻胶层的多晶硅基底进行电腐蚀以获取表面具有抗反射层和靶标孔形的负性光刻胶层的多晶硅基底；步骤五，在抗反射层和靶标孔形的负性光刻胶层上均涂覆一层膜层，膜层用于保护抗反射层；步骤六，除去多晶硅基体上的靶标孔形的负性光刻胶层以及设置在靶标孔形的负性光刻胶层上的膜层，以获取抗冷反射红外靶标。

进一步地，在步骤一中，多晶硅基底的厚度大于100微米，负性光刻胶层的厚度大于15微米。

进一步地，步骤二具体包括：照明光路依次经过掩模板和投影光学系统，将掩模板的图形投影到多晶硅基底表面的负性光刻胶层上。

进一步地，步骤三具体包括：将显影液覆盖在多晶硅基体表面的负性光刻胶层上，以获取表面具有靶标孔形的负性光刻胶层的多晶硅基底。

进一步地，步骤四具体包括：将表面具有靶标孔形的负性光刻胶层的多晶硅基底浸没在电腐蚀液中，通过控制电腐蚀的温度以及电压可以控制多晶硅基底的腐蚀程度，以获取表面具有抗反射层和靶标孔形的负性光刻胶层的多晶硅基底。

进一步地，电腐蚀的温度范围为20℃至30℃，电腐蚀的电压为10V至30V。

进一步地，膜层包括碳膜膜层，碳膜膜层的厚度小于负性光刻胶层的厚度。

进一步地，碳膜膜层的厚度为5μm至10μm。

根据本发明的另一方面，提供了一种抗冷反射红外靶标，抗冷反射红外靶标使用如上所述的抗冷反射红外靶标制备方法制作。

进一步地，抗冷反射红外靶标具有靶标孔，靶标孔包括圆孔、矩形孔或十字孔，圆孔的直径、矩形孔的线宽以及十字孔的线宽均小于10微米。

应用本发明的技术方案，提供了一种抗冷反射红外靶标的制备方法，该方法能够制备出抑制甚至消除冷反射现象的红外靶标，红外靶标作为红外目标模拟器的核心部件，能够避免冷反射现象对红外目标模拟器等红外检测系统的影响。本发明为红外激光探测设备、红外激光捕捉设备、红外激光制导设备等相关设备的研制与试验提供了一种抗冷反射红外微小靶标制备方法，可以得到线宽或者圆孔直径在10μm以下的靶标，可以有效抑制冷反射的影响，大幅度提高红外目标模拟器的性能，提高红外成像系统的检测能力。此外，本发明同样可以应用到相关科研领域的红外成像应用试验。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本发明的具体实施例提供的抗冷反射红外靶标制备方法的流程框图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、多晶硅基底；20、负性光刻胶层；30、掩模板；40、抗反射层；50、膜层。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

如图1所示，根据本发明的具体实施例提供了一种抗冷反射红外靶标制备方法，该方法包括：步骤一，在多晶硅基底10上涂覆负性光刻胶层20；步骤二，通过掩模板30对表面涂覆有负性光刻胶层20的多晶硅基底10进行曝光，掩模板30具有与待成型的靶标孔相同的透光孔；步骤三，对曝光后的表面涂覆有负性光刻胶层20的多晶硅基底10进行显影处理，以获取表面具有靶标孔形的负性光刻胶层20的多晶硅基底10；步骤四，对表面具有靶标孔形的负性光刻胶层20的多晶硅基底10进行电腐蚀以获取表面具有抗反射层40和靶标孔形的负性光刻胶层20的多晶硅基底10；步骤五，在抗反射层40和靶标孔形的负性光刻胶层20上均涂覆一层膜层50，膜层50用于保护抗反射层40；步骤六，除去多晶硅基体上的靶标孔形的负性光刻胶层20以及设置在靶标孔形的负性光刻胶层20上的膜层50，以获取抗冷反射红外靶标。

应用此种配置方式，提供了一种抗冷反射红外靶标的制备方法，该方法能够制备出抑制甚至消除冷反射现象的红外靶标，红外靶标作为红外目标模拟器的核心部件，能够避免冷反射现象对红外目标模拟器等红外检测系统的影响。本发明为红外激光探测设备、红外激光捕捉设备、红外激光制导设备等相关设备的研制与试验提供了一种抗冷反射红外微小靶标制备方法，可以得到线宽或者圆孔直径在10μm以下的靶标，可以有效抑制冷反射的影响，大幅度提高红外目标模拟器的性能，提高红外成像系统的检测能力。此外，本发明同样可以应用到相关科研领域的红外成像应用试验。

进一步地，在步骤一中，多晶硅基底10的厚度大于100微米，负性光刻胶层20的厚度大于15微米。作为本发明的一个具体实施例，在步骤一中，首先选择200μm厚的多晶硅基底10，多晶硅基底10可以通过电解腐蚀的方式来形成不规则表面，进而保证靶标表面反射率低，抑制冷反射现象。然后，在多晶硅基底10的表面涂覆15μm厚的负性光刻胶20，负性光刻胶20是光刻过程中的必须涂层，负性光刻胶20在曝光显影后不溶于显影液，不会被去除。再者，负性光刻胶20能够在电腐蚀的过程中保证负性光刻胶20覆盖的多晶硅基底10不会发生腐蚀。

在本发明中，根据实际需要，为了获取具有不同形状靶标孔的靶标，可将掩模板上的透光孔的形状配置为包括圆孔、矩形孔或十字孔，在进行曝光的过程中，照明光路依次经过掩模板30和投影光学系统，投影光学系统是由一组镜片构成的投影物镜，该投影物镜能够将掩模板30的图形投影到多晶硅基底10表面的负性光刻胶层20上。由于掩模板30为一块具有与待成型的靶标孔形状相同的透光孔的板，因此透明光路通过掩模板30后，光线仅能从与待成型的靶标孔形状相同的透光孔中透过进入投影光学系统，从而在进行曝光显影处理后，能够获取表面具有抗反射层40和靶标孔形的负性光刻胶层20的多晶硅基底10。

进一步地，在本发明中，步骤三具体包括：将显影液覆盖在多晶硅基体表面的负性光刻胶层20上，以获取表面具有靶标孔形的负性光刻胶层20的多晶硅基底10。

具体地，显影是光刻的基本过程，显影的处理过程为将显影液通过浸没、喷洒或者涂覆等方式覆盖在硅片表面。在显影处理时，由于负性光刻胶层20的特性，负性光刻胶层20在曝光显影后不溶于显影液，不会被去除。因此，在经过曝光、显影处理后，被曝光部分的负性光刻胶层20得到保留，其余部分去除，从而能够得到表面具有靶标孔形的负性光刻胶层20的多晶硅基底10。

进一步地，在本发明中，腐蚀的过程具体包括：将表面具有靶标孔形的负性光刻胶层20的多晶硅基底10浸没在电腐蚀液中，通过控制电腐蚀的温度以及电压可以控制多晶硅基底10的腐蚀程度，以获取表面具有抗反射层40和靶标孔形的负性光刻胶层20的多晶硅基底10。具体地，可将电腐蚀的温度范围设置为20℃至30℃，电腐蚀的电压设置为10V至30V。

应用此种配置方式，在电腐蚀的过程中，对多晶硅基底10以及设置在多晶硅基底10上的靶标孔形的负性光刻胶层20同时进行电腐蚀，多晶硅是单晶硅的一种形态，多晶硅表面会在特殊电腐蚀过程中形成不规则形态，通过控制电腐蚀温度及电压可以控制腐蚀程度，从得到所需抗反射结构。其中，设置在多晶硅基底10上的靶标孔形的负性光刻胶层20可以一定程度上保护光刻胶覆盖位置的表面形貌。

进一步地，在本发明中，为了保护多晶硅基底10表面的抗反射层，可将膜层50配置为包括碳膜膜层，碳膜膜层的厚度小于负性光刻胶层20的厚度。应用此种配置方式，通过在腐蚀后的多晶硅基底10以及设置在多晶硅基底10上的靶标孔形的负性光刻胶层20上覆盖一层碳膜膜层，该碳膜膜层可以保留多晶硅基底10表面的抗反射结构。通过将碳膜膜层的厚度小于负性光刻胶层20的厚度，能够更有利于后续的去胶过程，方便快捷地将多晶硅基底10上的靶标孔形的负性光刻胶层20去除。具体地，在本发明中，碳膜膜层50的厚度为5μm至10μm。

根据本发明的另一方面，提供了一种抗冷反射红外靶标，该抗冷反射红外靶标使用如上所述的抗冷反射红外靶标制备方法制作。由于本发明的抗冷反射红外靶标制备方法能够制备出抑制甚至消除冷反射现象的红外靶标，红外靶标作为红外目标模拟器的核心部件，能够避免冷反射现象对红外目标模拟器等红外检测系统的影响。因此，使用本发明的抗冷反射红外靶标制备方法能够制备出具有靶标孔的微小靶标，其中，该靶标的靶标孔的形状包括圆孔、矩形孔或十字孔，该圆孔的直径、所述矩形孔的线宽以及所述十字孔的线宽均小于10微米。此处矩形孔的线宽是指矩形孔的最小边的边长，十字孔的线宽均是指十字孔的最小边的边长。

为了对本发明有进一步地了解，下面结合图1对本发明的抗冷反射红外靶标制备方法的具体过程进行详细说明。

步骤一，首先选择200μm厚的多晶硅基底10，多晶硅基底10可以通过电解腐蚀的方式来形成不规则表面，进而保证靶标表面反射率低，抑制冷反射现象。然后，在多晶硅基底10的表面涂覆15μm厚的负性光刻胶20，负性光刻胶20是光刻过程中的必须涂层，负性光刻胶20在曝光显影后不溶于显影液，不会被去除。再者，负性光刻胶20能够在电腐蚀的过程中保证负性光刻胶20覆盖的多晶硅基底10不会发生腐蚀。

步骤二，通过掩模板30对表面涂覆有负性光刻胶层20的多晶硅基底10进行曝光，照明光路依次经过掩模板30和投影光学系统，投影光学系统是由一组镜片构成的投影物镜，该投影物镜能够将掩模板30的图形投影到多晶硅基底10表面的负性光刻胶层20。掩模板30具有与待成型的靶标孔相同的透光孔，为了获取具有不同形状靶标孔的靶标，可将掩模板上的透光孔的形状配置为包括圆孔、矩形孔或十字孔。

步骤三，对曝光后的表面涂覆有负性光刻胶层20的多晶硅基底10进行显影处理，将显影液覆盖在多晶硅基体表面的负性光刻胶层20上，在进行显影处理时，由于负性光刻胶层20的特性，负性光刻胶层20在曝光显影后不溶于显影液，不会被去除。因此，在经过曝光、显影处理后，被曝光部分的负性光刻胶层20得到保留，其余部分去除，从而能够得到表面具有靶标孔形的负性光刻胶层20的多晶硅基底10。

步骤四，将表面具有靶标孔形的负性光刻胶层20的多晶硅基底10浸没在电腐蚀液中，多晶硅是单晶硅的一种形态，多晶硅表面会在特殊电腐蚀过程中形成不规则形态，通过控制电腐蚀电压和温度可以控制腐蚀程度，从得到所需抗反射结构。具体地，可将电腐蚀的温度设置为25℃，电腐蚀的电压设置为20V，电解液的浓度设置为20％NaOH，从而能够得到多晶硅低反射率表面结构，而留有的靶标孔形的负性光刻胶层20可以一定程度上保护负性光刻胶覆盖位置的多晶硅基底10的表面形貌。

步骤五，在腐蚀后的多晶硅基底10上添加10μm厚的碳膜膜层，膜层50同时覆盖电腐蚀后的多晶硅基底10表面的抗反射层40以及多晶硅基底10上的靶标孔形的负性光刻胶层20，该膜层50可以保留多晶硅基底10表面的抗反射结构，需要注意的是膜层50厚度不能超过负性光刻胶层20的厚度。

步骤六，除去多晶硅基体上的靶标孔形的负性光刻胶层20以及设置在靶标孔形的负性光刻胶层20上的膜层50，以获取抗冷反射红外靶标。抗冷反射红外靶标的抗反射层40上的碳膜膜层会保留腐蚀后的多晶硅不规则表面形貌，其反射率较低，实现抗冷反射靶标的制备。

综上所述，本发明的抗冷反射红外靶标制备方法相对于现有技术而言，能够得到线宽或者圆孔直径在10μm以下的靶标，可以有效抑制冷反射的影响，大幅度提高红外目标模拟器的性能，提高红外成像系统的检测能力。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种抗冷反射红外靶标制备方法，其特征在于，所述抗冷反射红外靶标制备方法包括：

步骤一，在多晶硅基底（10）上涂覆负性光刻胶层（20）；

步骤二，通过掩模板（30）对表面涂覆有所述负性光刻胶层（20）的所述多晶硅基底（10）进行曝光，所述掩模板（30）具有与待成型的靶标孔形状相同的透光孔；

步骤三，对曝光后的表面涂覆有所述负性光刻胶层（20）的所述多晶硅基底（10）进行显影处理，以获取表面具有靶标孔形的负性光刻胶层（20）的多晶硅基底（10）；

步骤四，对表面具有靶标孔形的负性光刻胶层（20）的多晶硅基底（10）进行电腐蚀以获取表面具有抗反射层（40）和靶标孔形的负性光刻胶层（20）的多晶硅基底（10）；

步骤五，在所述抗反射层（40）和靶标孔形的负性光刻胶层（20）上均涂覆一层膜层（50），所述膜层（50）用于保护所述抗反射层（40）；

步骤六，除去所述多晶硅基底（10）上的靶标孔形的负性光刻胶层（20）以及设置在所述靶标孔形的负性光刻胶层（20）上的所述膜层（50），以获取抗冷反射红外靶标。

2.根据权利要求1所述的抗冷反射红外靶标制备方法，其特征在于，在所述步骤一中，所述多晶硅基底（10）的厚度大于100微米，所述负性光刻胶层（20）的厚度大于15微米。

3.根据权利要求1所述的抗冷反射红外靶标制备方法，其特征在于，所述步骤二具体包括：照明光路依次经过掩模板（30）和投影光学系统，将所述掩模板（30）的图形投影到所述多晶硅基底（10）表面的所述负性光刻胶层（20）上。

4.根据权利要求1所述的抗冷反射红外靶标制备方法，其特征在于，所述步骤三具体包括：将显影液覆盖在所述多晶硅基底 表面的所述负性光刻胶层（20）上，以获取表面具有靶标孔形的负性光刻胶层（20）的多晶硅基底（10）。

5.根据权利要求1所述的抗冷反射红外靶标制备方法，其特征在于，所述步骤四具体包括：将表面具有靶标孔形的负性光刻胶层（20）的多晶硅基底（10）浸没在电腐蚀液中，通过控制电腐蚀的温度以及电压控制所述多晶硅基底（10）的腐蚀程度，以获取表面具有抗反射层（40）和靶标孔形的负性光刻胶层（20）的多晶硅基底（10）。

6.根据权利要求5所述的抗冷反射红外靶标制备方法，其特征在于，所述电腐蚀的温度范围为20℃至30℃，所述电腐蚀的电压为10V至30V。

7.根据权利要求1所述的抗冷反射红外靶标制备方法，其特征在于，所述膜层（50）包括碳膜膜层，所述碳膜膜层的厚度小于所述负性光刻胶层（20）的厚度。

8.根据权利要求7所述的抗冷反射红外靶标制备方法，其特征在于，所述碳膜膜层的厚度为5μm至10μm。

9.一种抗冷反射红外靶标，其特征在于，所述抗冷反射红外靶标使用如权利要求1至8中任一项所述的抗冷反射红外靶标制备方法制作。

10.根据权利要求9所述的抗冷反射红外靶标，其特征在于，所述抗冷反射红外靶标具有靶标孔，所述靶标孔包括圆孔、矩形孔或十字孔，所述圆孔的直径、所述矩形孔的线宽以及所述十字孔的线宽均小于10微米。

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