CN110818276A - 红外玻璃及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种红外玻璃及其制备方法，所述红外玻璃包括：基板，所述基板具有相对的第一表面和第二表面；所述第一表面上形成有滤光光阻层，所述第二表面上形成有镀膜层。本发明基板的一面使用蒸镀工艺形成镀膜层，另一面涂覆光刻胶的方法形成滤光光阻层，获得需要的滤光波段。由于滤光光阻层应力非常小，翘曲变形会变小，降低红外玻璃的翘曲度，提高厚度一致性；可以使红外玻璃适应更多后续工艺。而且通过光刻工艺形成滤光光阻层，可以很容易获得所需图形，提高了工艺灵活性。降低了成本，减少了一次镀膜工艺。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃加工领域，具体涉及一种红外玻璃及其制备方法。
背景技术
红外玻璃是指能够透过红外波段电磁辐射的光学玻璃，可作为视窗、透镜等在红外探测和红外成像技术中广泛应用。红外玻璃不仅具有较好的红外透过性能、优良的光学均匀性、较高的机械强度，而且制造成本低廉、光学加工工艺简单、可加工成复杂异形制品而备受关注。
传统的红外透过(IRPF)滤光玻璃片通过在基板正反两面上使用磁控溅射(PVD)沉积滤光膜制作获得。磁控溅射镀膜成本高，并且需要特别的工艺才能制作各种图形及对位图形。基板上双面(正反两面)镀膜形成的红外玻璃片翘曲度大，影响后续工艺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种红外玻璃及其制备方法，降低红外玻璃的翘曲度，提高厚度一致性；降低制作图形的工艺难度，提高工艺灵活性。
本发明提供一种红外玻璃，包括：
基板，所述基板具有相对的第一表面和第二表面；
所述第一表面上形成有滤光光阻层，
所述第二表面上形成有镀膜层。
进一步的，所述滤光光阻层过滤300nm～800nm波段的光线，且穿透波长大于800nm的光线。
进一步的，所述滤光光阻层为整层滤光光阻层或图形化的滤光光阻层。
进一步的，所述红外玻璃的红外线穿透率大于等于89％，所述红外玻璃穿透800nm～1100nm波段的光线。
进一步的，所述镀膜层包括至少一个层叠单元，所述层叠单元包括堆叠设置的氧化硅层和氧化钛层。
本发明还提供一种红外玻璃的制备方法，包括：
提供基板，所述基板具有相对的第一表面和第二表面；
在所述第一表面上形成滤光光阻层，
在所述第二表面上形成镀膜层。
进一步的，在所述第一表面上形成滤光光阻层包括：
在所述第一表面上涂布滤光光阻层；
固化所述滤光光阻层。
进一步的，在所述第一表面上形成滤光光阻层包括：
在所述第一表面上涂布滤光光阻层；
对所述滤光光阻层进行曝光和显影，获得图形化的滤光光阻层；
固化所述图形化的滤光光阻层。
进一步的，所述镀膜层采用蒸镀的方法形成，所述镀膜层包括至少一个层叠单元，所述层叠单元包括堆叠设置的氧化硅层和氧化钛层。
进一步的，通过控制所述层叠单元的个数、所述氧化硅层的厚度和所述氧化钛层的厚度来调节所述红外玻璃穿透的波段。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明提供红外玻璃及其制备方法，所述红外玻璃包括：基板，所述基板具有相对的第一表面和第二表面；所述第一表面上形成有滤光光阻层，所述第二表面上形成有镀膜层。本发明基板的一面形成镀膜层，另一面涂覆光刻胶的方法形成滤光光阻层，获得需要的滤光波段。由于滤光光阻层应力非常小，翘曲变形会变小，降低红外玻璃的翘曲度，提高厚度一致性；可以使红外玻璃(IRPF)适应更多后续工艺。而且通过光刻工艺形成滤光光阻层，可以很容易获得所需图形，提高了工艺灵活性。降低了成本，减少了一次镀膜工艺。
附图说明
图1为本发明实施例的红外玻璃(整层滤光光阻层)的剖面示意图；
图2为本发明实施例的红外玻璃(图形化的滤光光阻层)的剖面示意图；
图3为本发明实施例的红外玻璃的滤光光阻层不同波长穿透率示意图；
图4为本发明实施例的红外玻璃的镀膜层不同波长穿透率示意图；
图5为本发明实施例的红外玻璃的不同波长穿透率示意图；
图6为本发明实施例的红外玻璃的反射率和穿透率示意图；
图7为本发明实施例的红外玻璃的制备方法流程示意图。
其中，附图标记如下：
10-基板；10a-第一表面；10b-第二表面；21-整层滤光光阻层；22-图形化的滤光光阻层；30-镀膜层。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图均采用非常简化的形式且使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明实施例提供了一种红外玻璃，包括：
基板，所述基板具有相对的第一表面和第二表面；
所述第一表面上形成有滤光光阻层，
所述第二表面上形成有镀膜层。
具体的，如图1和图2所示，所述基板10具有相对的第一表面10a和第二表面10b。所述基板可为玻璃基板或光学级透光基板。所述基板10例如为晶圆级光学元件(WLO)，采用晶圆级制造技术和工艺，可用半导体工艺批量复制加工，之后切割成单个元件，体积小、成本低、可利用半导体工艺大规模生产的优势，且在晶圆级实现了光学元件集成，满足商业级及消费级应用对于成本、体积和生产规模的要求。本发明实施例在所述基板10的两侧表面分别形成滤光光阻层和镀膜层，从而获得特定红外波段穿透膜。
所述第一表面10a上形成有滤光光阻层，所述滤光光阻层为整层滤光光阻层21或图形化的滤光光阻层22。如图3所示，所述滤光光阻层可穿透红外波段，例如可过滤300nm～800nm波段的光线，且可穿透波长大于800nm的红外波段光线。所述第二表面10b上形成有镀膜层，如图4所示，所述镀膜层例如可穿透300nm～1000nm波段的光线，可过滤大于1000nm的波段。如图5所示，所述红外玻璃例如可穿透800nm～1100nm波段的光线，可过滤300nm～800nm波段的光线和波长大于1100nm的光线。具体的，也可根据需求，调整滤光光阻层和镀膜层的设计，获得更窄或更宽的红外透过波段。通过调整滤光光阻层里面的成分配比来调节所述红外玻璃穿透的波段。所述镀膜层包括至少一个层叠单元，所述层叠单元包括堆叠设置的氧化硅层和氧化钛层。即在所述第二表面10b上依次形成一层氧化硅层、一层氧化钛层，重复堆叠设置，可通过控制所述层叠单元的个数(层数)、所述氧化硅层的厚度和所述氧化钛层的厚度来调节所述红外玻璃穿透的波段，以获得更窄或更宽的红外透过波段。
由于滤光光阻层应力非常小，翘曲变形会变小，降低了TTV和翘曲(warpage)影响。TTV指在厚度测量值中的最大厚度与最小厚度的差值，称作总厚度变化。这个差值是衡量红外玻璃优劣的一个重要标准。本发明实施例可以使红外透过(IRPF)滤光玻璃片适应更多后续工艺。而且通过光刻工艺可以很容易获得所需图形，提高了工艺灵活性。而且该工艺也可以拓展到其他不具感光特性的胶材。如图6所示，R％代表反射率，T％代表穿透率，本发明实施例的红外玻璃的红外线(例如945nm～960nm波段)穿透率大于等于89％，更具经济性和工艺灵活性。
本发明还提供一种红外玻璃的制备方法，如图7所示，包括：
提供基板，所述基板具有相对的第一表面和第二表面；
在所述第一表面上形成滤光光阻层，
在所述第二表面上形成镀膜层。
所述滤光光阻层为整层滤光光阻层或图形化的滤光光阻层。
所述滤光光阻层为整层滤光光阻层时，在所述第一表面上形成滤光光阻层，具体形成过程为：
如图1和图7所示，在所述第一表面10a上形成滤光光阻层21，可采用喷涂法、喷墨法、转印法或网印法。例如采用旋转喷涂法，将基板10放置在旋转转盘上，通过光阻涂布机控制光阻吐出量，通过调节转速控制形成滤光光阻层的厚度，所述滤光光阻层的厚度例如为0.6微米～28微米之间。
固化滤光光阻层，通过烤箱或热板使滤光光阻层烘干固化。
所述滤光光阻层为图形化的滤光光阻层时，图形化的滤光光阻层可采用光刻工艺形成。在所述第一表面上形成滤光光阻层，如图1、图2和图7所示，具体形成过程为：
在所述第一表面10a上涂布滤光光阻层，
对所述滤光光阻层进行曝光，根据产品需求，使用对应的掩模版曝光。采用曝光机控制对位精度、紫外光曝光强度和时间。例如采用高压汞灯产生的紫外光透过掩模版，使受照射部分的滤光光阻层发生光化学反应。
对所述滤光光阻层进行显影，显影液浸泡反应，然后清洗，获得对应图形。采用显影机控制显影液喷洒量、转速及时间。把经过曝光的涂有滤光光阻层的基板放入特定的显影液中反应，显现图案，显影后要进行漂洗，其目的是去除残留的显影液或颗粒杂质。经显影后获得与掩模版相同的光刻图案。
固化所述图形化的滤光光阻层。采用烤箱或热板，将显影、漂洗后的基板进行固化处理，例如运用烘烤法，温度介于摄氏100至180度，可让预定图案硬化。烘烤时间可视实际状况调整，依据滤光光阻层的特性、厚度与硬化后所需的硬度等等进行调整。漂洗可去除残存的溶剂，烘烤使所述滤光光阻层更致密坚硬，进一步提高滤光光阻层22与基板10的附着力。
所述基板10例如为晶圆级光学元件(WLO)，通过光刻工艺在所述第一表面10a上形成滤光光阻层，可以很容易获得所需图形，以低成本获得图形阵列，为后续晶圆级对位提供帮助。同时由于滤光光阻层应力非常小，翘曲变形会变小，降低红外玻璃的翘曲度，提高厚度一致。
滤光光阻层采用染料吸收型滤光材料，例如光阻剂，光阻剂主要包括：树脂、光引发剂、颜料、溶剂以及其他添加剂。树脂可分为丙烯酸树脂以及环氧树脂等，不同的树脂在光阻剂中有不同的作用。树脂的主要作用是在光固化时分子之间发生交联反应，提高光阻剂对基板10的附着并提供机械强度。光引发剂的作用是在光照或加热时使光阻剂能快速形成自由基或离子活性基，为分子间发生交联反应提供条件。颜料是光阻剂内的着色剂，它使光阻剂实现彩色化。光阻剂要求颜料粒子呈微细、均匀、稳定的状态分布。颜料粒子的大小、粒径分布、粒子形状、比表面积、表面的极性、粒子的聚集状态、以及化学特性对光阻剂的最终应用性能都有影响，如色饱和度、色纯度、透光率、耐久性和耐热性等。有机溶剂可以调整彩色光阻的黏度，便于彩色光阻旋转涂布。其他添加剂，如消泡剂，润湿剂等使彩色光阻达到理想牛顿流体。
光阻剂主要检测两方面：粒度及粘度，当颜料的粒径在10～100nm之间时可以提高穿透率，配置的光阻剂的粒径不能太大，应呈正太分布。粘度对光阻剂的成膜性能影响很大，粘度过高不能达到理想牛顿流体，无法形成均匀、平整的膜。粘度过低形成的薄膜厚度薄，不能达到色度要求。
如图1、图2和图7所示，在所述第二表面10b上形成镀膜层30。所述镀膜层30例如可穿透300nm～1000nm波段的光线，可过滤大于1000nm的波段。所述镀膜层30可采用蒸镀镀膜工艺形成。根据产品需求，调整参数进行镀膜，获得需要的光谱。混合镀膜产品在大角度的穿透光谱漂移基本为0nm。采用真空镀膜机，在高真空的条件下，通过电子束将形成镀膜层30的材料加热至沸点，从而使该材料蒸镀至基板表面。形成镀膜层30的材料例如为无机物材料，通过低折射率的氧化硅类材料和高折射率的氧化钛类材料叠加组合形成镀膜层30。所述镀膜层30包括至少一个层叠单元，所述层叠单元包括堆叠设置的氧化硅层和氧化钛层。可通过控制所述层叠单元的个数(层数)、所述氧化硅层的厚度和所述氧化钛层的厚度来调节所述红外玻璃穿透的波段，以获得更窄或更宽的红外透过波段。之后纯水清洗，然后烘干。例如采用喷淋循环清洗机，不能使用酸碱清洗液，会破坏表面膜层。
综上所述，本发明提供红外玻璃及其制备方法，所述红外玻璃包括：基板，所述基板具有相对的第一表面和第二表面；所述第一表面上形成有滤光光阻层，所述第二表面上形成有镀膜层。本发明基板的一面使用蒸镀工艺镀膜，另一面涂覆光刻胶的方法，获得需要的滤光波段。由于滤光光阻层应力非常小，翘曲变形会变小，降低红外玻璃的翘曲度，提高厚度一致性；可以使红外玻璃(IRPF)适应更多后续工艺。而且通过光刻工艺形成滤光光阻层，可以很容易获得所需图形，提高了工艺灵活性。降低了成本，减少了一次镀膜工艺。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于与实施例公开的器件相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (10)
1.一种红外玻璃，其特征在于，包括：
基板，所述基板具有相对的第一表面和第二表面；
所述第一表面上形成有滤光光阻层，
所述第二表面上形成有镀膜层。
2.如权利要求1所述的红外玻璃，其特征在于，所述滤光光阻层过滤300nm～800nm波段的光线，且穿透波长大于800nm的光线。
3.如权利要求2所述的红外玻璃，其特征在于，所述滤光光阻层为整层滤光光阻层或图形化的滤光光阻层。
4.如权利要求1所述的红外玻璃，其特征在于，所述红外玻璃的红外线穿透率大于等于89％，所述红外玻璃穿透800nm～1100nm波段的光线。
5.如权利要求1所述的红外玻璃，其特征在于，所述镀膜层包括至少一个层叠单元，所述层叠单元包括堆叠设置的氧化硅层和氧化钛层。
6.一种红外玻璃的制备方法，其特征在于，包括：
提供基板，所述基板具有相对的第一表面和第二表面；
在所述第一表面上形成滤光光阻层；
在所述第二表面上形成镀膜层。
7.如权利要求6所述的红外玻璃的制备方法，其特征在于，在所述第一表面上形成滤光光阻层包括：
在所述第一表面上涂布滤光光阻层；
固化所述滤光光阻层。
8.如权利要求6所述的红外玻璃的制备方法，其特征在于，在所述第一表面上形成滤光光阻层包括：
在所述第一表面上涂布滤光光阻层；
对所述滤光光阻层进行曝光和显影，获得图形化的滤光光阻层；
固化所述图形化的滤光光阻层。
9.如权利要求6-8任意一项所述的红外玻璃的制备方法，其特征在于，所述镀膜层采用蒸镀的方法形成，所述镀膜层包括至少一个层叠单元，所述层叠单元包括堆叠设置的氧化硅层和氧化钛层。
10.如权利要求9所述的红外玻璃的制备方法，其特征在于，通过控制所述层叠单元的个数、所述氧化硅层的厚度和所述氧化钛层的厚度来调节所述红外玻璃穿透的波段。
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