CN111580340B - 一种中红外滤光片的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种中红外滤光片的制备方法，该方法中，在基材表面覆盖第一光刻胶结构；对覆盖第一光刻胶结构的基材表面进行刻蚀处理，获得刻蚀基材；在刻蚀基材表面覆盖第二光刻胶结构；在覆盖第二光刻胶结构的刻蚀基材表面镀上一层光学薄膜，形成镀膜基材；对镀膜基材表面上目标微区域以外的区域进行剥离处理，形成保留目标微区域的第一基材；在第一基材表面进行下一个类别的目标微区域的制备，直至完成所有目标微区域的制备，形成中红外滤光片。本申请提供的制备方法，一方面，在各个工序中不易引入杂质，获得的良品率较高；另一方面，掩膜版相比于现有的网版，能够加工微米级别的中红外滤光片。

Description

一种中红外滤光片的制备方法
技术领域
本申请涉及半导体微加工技术领域，具体涉及一种中红外滤光片的制备方法。
背景技术
滤光片是用来选取所需辐射波段的光学器件，中红外滤光片是选取中红外辐射波段的光学器件。随着科技不断的进步，中红外滤光片被广泛应用于安防监控、红外气体分析、红外感应以及红外通讯等领域。中红外滤光片主要以阵列结构为主，在阵列结构中红外滤光片中，以一个小区域为一个周期进行不同形式的阵列，该小区域内包括多个微区域，各个微区域能够选取不同辐射波段的光波。
目前阵列结构滤光片通常采用以下方式制备：首先设计好陈列结构，确定阵列结构中小区域的数量，再将小区域按照预先设定的结构分成不同的微区域；然后在基底材料上利用网版印刷的方式做出除第一个微区域裸露出基材表面，其他部分均被印刷胶水遮挡住的阵列结构，再将基材整体镀上所需的光学薄膜，此光学薄膜用于提取需要波段波长(例如A波)的光波；将镀完光学薄膜的基底材料去除被印刷胶水遮挡的部分，印刷胶水表面镀上的光学薄膜则会被一同去除，只留下镀完A波的微区域，这样A波薄膜即制作完成，重复以上步骤完成其他波段光波的薄膜。
然而，上述制备方式中，由于在制作镀膜区域和遮挡区域时需要将网版覆盖在基材表面，若网版不够洁净，可能会将脏污颗粒带到基底表面，镀出的光学薄膜容易出现较多缺陷，导致光学薄膜的透过率较低，甚至可能导致产品直接报废，即产品制作过程中良品率较低。另外，网版是通过机械加工等工艺制作出来，加工最小尺寸均为毫米级别阵列结构滤光片，难以适用于微米级别或者更小尺寸。
发明内容
本申请提供一种中红外滤光片的制备方法，以解决现有利用网版印刷的制备方式中，产品良品率低，且难以适用于微米级别的问题。
本申请提供一种中红外滤光片的制备方法，包括：
在基材表面覆盖第一光刻胶结构，其中，所述第一光刻胶结构包括第一镂空区域和第一非镂空区域，所述第一镂空区域所在的位置与目标微区域相对应，所述目标微区域为阵列结构中红外滤光片中一个类别的微区域；
对覆盖所述第一光刻胶结构的基材表面进行刻蚀处理，获得刻蚀基材；
在所述刻蚀基材表面覆盖第二光刻胶结构，其中，所述第二光刻胶结构包括第二镂空区域和第二非镂空区域，所述第二镂空区域所在的位置与所述目标微区域相对应；
在覆盖所述第二光刻胶结构的刻蚀基材表面镀上一层光学薄膜，形成镀膜基材，所述光学薄膜用于透过与目标微区域对应辐射波段的光波；
对所述镀膜基材表面上目标微区域以外的区域进行剥离处理，形成保留目标微区域的第一基材；
在所述第一基材表面进行下一个类别的目标微区域的制备，直至完成所有目标微区域的制备，形成中红外滤光片。
可选的，所述在基材表面覆盖第一光刻胶结构，包括：
在所述基材表面均匀涂布一层光刻胶薄膜；
对涂布后的基材进行烘烤，获得烘烤基材；
在所述烘烤基材表面覆盖预先制备的目标掩膜版后，对所述烘烤基材进行曝光处理，获得曝光基材，所述曝光基材表面包括曝光区域和非曝光区域，所述曝光区域所在的位置与所述目标微区域相对应；
对所述曝光基材进行显影处理，获得具有所述第一光刻胶结构的基材。
可选的，所述目标掩膜版为正版目标掩膜版和反版目标掩膜版中的一种，其中，所述正版目标掩膜版的透光区域覆盖所述目标微区域，所述反版目标掩膜版的透光区域覆盖除所述目标微区域以外的微区域。
可选的，在基材表面覆盖第一光刻胶结构时所用的目标掩膜版与在刻蚀基材表面覆盖第二光刻胶结构时选用同样的目标掩膜版。
可选的，所述目标掩膜版的面积大于所述基材的面积。
可选的，所述刻蚀基材的刻蚀深度为100nm～100um。
可选的，所述镀膜基材的镀膜厚度小于或等于所述刻蚀基材的刻蚀深度。
由以上技术方案可知，本申请提供一种中红外滤光片的制备方法，该方法中，在基材表面覆盖第一光刻胶结构；对覆盖第一光刻胶结构的基材表面进行刻蚀处理，获得刻蚀基材；在刻蚀基材表面覆盖第二光刻胶结构；在覆盖第二光刻胶结构的刻蚀基材表面镀上一层光学薄膜，形成镀膜基材；对镀膜基材表面上目标微区域以外的区域进行剥离处理，形成保留目标微区域的第一基材；在第一基材表面进行下一个类别的目标微区域的制备，直至完成所有目标微区域的制备，形成中红外滤光片。本申请提供的制备方法中，利用掩膜版进行遮挡，在基材表面进行光刻、刻蚀以及镀膜等一系列操作，一方面，各个工序中不易引入杂质，获得的良品率较高；另一方面，掩膜版相比于现有的网版，能够加工微米级别的中红外滤光片。进一步地，通过以上方式制作的中红外滤光片中，每个微区域结构完整度较好，且单个微区域的体积会相对目前制作方式制作出来的薄膜体积大，因此光波的透过率会大幅增加；每个微区域的光学薄膜在刻蚀沟槽中，不会因为制作后续加工过程中导致光学薄膜脱落，同样能够增加产品制作过程中的良品率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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为本申请实施例提供一种中红外滤光片的制备方法的工作流程图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
图1为本申请实施例提供一种中红外滤光片的制备方法的工作流程图，该制备方法包括以下步骤：
步骤101，在基材表面覆盖第一光刻胶结构，其中，所述第一光刻胶结构包括第一镂空区域和第一非镂空区域，所述第一镂空区域所在的位置与目标微区域相对应，所述目标微区域为阵列结构中红外滤光片中一个类别的微区域。
阵列结构中红外滤光片中，以一个小区域为一个周期进行不同形式的阵列，该小区域内包括多个微区域，各个微区域能够选取不同辐射波段的光波，相应地，将选取同一辐射波段的微区域作为一个类别的微区域。本申请实施例在制备阵列结构中红外滤光片时，同时制备其中一个类别的微区域，并按照一定的顺序依次之别其他类别的微区域。可选的，将其中一个类别的微区域作为目标微区域。
在一种可实现的方式中，步骤101采用以下方式实施：
步骤1011，在所述基材表面均匀涂布一层光刻胶薄膜。
可选的，光刻胶薄膜厚度为100nm～100um。
步骤1012，对涂布后的基材进行烘烤，获得烘烤基材。
该步骤中，烘烤所用的温度为70～130℃。
步骤1013，在所述烘烤基材表面覆盖预先制备的目标掩膜版后，对所述烘烤基材进行曝光处理，获得曝光基材，所述曝光基材表面包括曝光区域和非曝光区域，所述曝光区域所在的位置与所述目标微区域相对应。
该步骤中，首先取光刻机，将预先制备的目标掩膜版放置于光刻机光源与步骤1012处理后所得烘烤基材之间，打开光刻机的遮光板对烘烤基材进行光照处理，光照时长100ms～600s，光刻机光源发射的光线通过所述目标掩膜版的透光区域照射在烘烤基材的光刻胶薄膜上，接受光线照射的光刻胶薄膜发生反应，进行曝光，曝光后的基材在70～130℃温度下进行烘烤，获得曝光基材。
可选的，所述目标掩膜版的面积大于所述基材的面积，即目标掩膜版要完全覆盖基材表面。
步骤1014，对所述曝光基材进行显影处理，获得具有所述第一光刻胶结构的基材。
该步骤中，显影处理时长为30S～24h，使光照中发生反应的光刻胶薄膜溶解于显影液中，未反应的光刻胶薄膜保留在曝光基材表面，在光刻胶薄膜表面形成微区域图形，去除显影液及溶解于其内的光刻胶薄膜，完成显影处理，将处理完成后的基材在70～130℃温度下进行烘烤，形成具有所述第一光刻胶结构的基材。
本申请实施例中，掩膜版通常包括正版掩膜版和负版掩膜版，基于此，将所述目标掩膜版分为正版目标掩膜版和反版目标掩膜版中，其中，所述正版目标掩膜版的透光区域覆盖所述目标微区域，所述反版目标掩膜版的透光区域覆盖除所述目标微区域以外的微区域。
如果选用正版掩膜版，则光刻胶选用正胶，使得目标微区域的光刻胶薄膜接受光照，并将目标微区域对应的光照后的光刻胶薄膜进行显影处理，形成第一光刻胶结构；如果选用负版掩膜版，则光刻胶选用负胶，使得目标微区域以外的区域接受光照，并将目标微区域对应的非光照后的光刻胶薄膜进行显影处理，同样形成第一光刻胶结构。
步骤102，对覆盖所述第一光刻胶结构的基材表面进行刻蚀处理，获得刻蚀基材。
该步骤中，刻蚀过程对于第一光刻胶结构的第一镂空区域和第一非镂空区域均存在刻蚀作用，即第一镂空区域和第一非镂空区域均被刻蚀。在第一镂空区域，基材表面暴露在最外层的表面，因此，对第一镂空区域的刻蚀后，在该第一镂空区域形成刻蚀沟槽，该刻蚀沟槽的刻蚀深度为100nm-100um。在第一非镂空区域，光刻胶薄膜具有一定的厚度，因此，对第一非镂空区域刻蚀后，光刻胶薄膜的厚度减小，对该第一非镂空区域的刻蚀深度最低到达基材表面。
刻蚀完成后，如果第一非镂空区域的光刻胶薄膜存在残胶，则需要在进行步骤103之前，将残胶去除，使得第一非镂空区域的表面与基材表面等高。第一镂空区域由于存在腐蚀坑而低于基材表面，使得基材表面形成目标微区域对应的图形。
在第一镂空区域刻蚀所得刻蚀沟槽用于后续镀膜，因此刻蚀深度关系到镀膜的最大厚度。基于此，在进行刻蚀处理之前，需要计算为了达到目标微区域能够透过目标辐射波段的光波的目的，所需要光学薄膜的厚度，然后据此厚度调节刻蚀参数，使得刻蚀深度大于或等于该厚度。在刻蚀深度大于所需光学薄膜的厚度的情况下，通常需要设定一个较小的范围，以避免由于刻蚀深度与所需光学薄膜的厚度差距太大，而影响后续的镀膜操作。
进一步地，由于不同类别的目标微区域所需光学薄膜的厚度存在差异，因此，为了保证中红外滤光片制备完成之后表面在同一平面，可根据目标微区域所需光学薄膜的厚度，控制刻蚀深度与该厚度相等，这样，后续镀膜时，控制光学薄膜的厚度与刻蚀深度相等即可。
步骤103，在所述刻蚀基材表面覆盖第二光刻胶结构，其中，所述第二光刻胶结构包括第二镂空区域和第二非镂空区域，所述第二镂空区域所在的位置与所述目标微区域相对应。
该步骤与步骤101采用相同的手段，此处不作赘述。且该步骤所用掩膜版与步骤101所用掩膜版相同，光刻胶的种类相同，光刻完成后，目标微区域所在的位置仍然是刻蚀沟槽，目标微区域以外的位置覆盖一层光刻胶。
步骤104，在覆盖所述第二光刻胶结构的刻蚀基材表面镀上一层光学薄膜，形成镀膜基材，所述光学薄膜用于透过与目标微区域对应辐射波段的光波。
该步骤中，镀膜方式为电子束蒸发镀膜、磁控溅射镀膜或热蒸发镀膜，镀膜完成后，第二光刻胶结构中的第二镂空区域和第二非镂空区域表面均镀上一层光学薄膜。第二镂空区域的光学薄膜直接与基材相接触，第二非镂空区域的薄膜与光刻胶薄膜相接触。
可选的，所述镀膜基材的镀膜厚度小于或等于所述刻蚀基材的刻蚀深度。实际应用中，通常控制镀膜厚度等于所述刻蚀基材的刻蚀深度，以保证中红外滤光片的表面水平。
步骤105，对所述镀膜基材表面上目标微区域以外的区域进行剥离处理，形成保留目标微区域的第一基材。
该步骤中，将镀膜基材放入剥离用去胶液中，将第二镂空区域的光刻胶薄膜连同光刻胶薄膜上的光学薄膜一同剥离掉，留下目标微区域的光学薄膜，即完成一个类别微区域的制备。
步骤106，在所述第一基材表面进行下一个类别的目标微区域的制备，直至完成所有目标微区域的制备，形成中红外滤光片。
该步骤中，下一个类别的目标微区域的制备，仍然采用步骤101至步骤105的操作，此处不再赘述。
由以上技术方案可知，本申请实施例提供一种中红外滤光片的制备方法，该方法中，在基材表面覆盖第一光刻胶结构；对覆盖第一光刻胶结构的基材表面进行刻蚀处理，获得刻蚀基材；在刻蚀基材表面覆盖第二光刻胶结构；在覆盖第二光刻胶结构的刻蚀基材表面镀上一层光学薄膜，形成镀膜基材；对镀膜基材表面上目标微区域以外的区域进行剥离处理，形成保留目标微区域的第一基材；在第一基材表面进行下一个类别的目标微区域的制备，直至完成所有目标微区域的制备，形成中红外滤光片。本申请实施例提供的制备方法中，利用掩膜版进行遮挡，在基材表面进行光刻、刻蚀以及镀膜等一系列操作，一方面，各个工序中不易引入杂质，获得的良品率较高；另一方面，掩膜版相比于现有的网版，能够加工微米级别的中红外滤光片。进一步地，通过以上方式制作的中红外滤光片中，每个微区域结构完整度较好，且单个微区域的体积会相对目前制作方式制作出来的薄膜体积大，因此光波的透过率会大幅增加；每个微区域的光学薄膜在刻蚀沟槽中，不会因为制作后续加工过程中导致光学薄膜脱落，同样能够增加产品制作过程中的良品率。
以上结合具体实施方式和范例性实例对本申请进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本申请的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本申请精神和范围的情况下，可以对本申请技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本申请的范围内。本申请的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种中红外滤光片的制备方法，其特征在于，包括：
在基材表面覆盖第一光刻胶结构，其中，所述第一光刻胶结构包括第一镂空区域和第一非镂空区域，所述第一镂空区域所在的位置与目标微区域相对应，所述目标微区域为阵列结构中红外滤光片中一个类别的微区域；
对覆盖所述第一光刻胶结构的基材表面进行刻蚀处理，获得刻蚀基材；
在所述刻蚀基材表面覆盖第二光刻胶结构，其中，所述第二光刻胶结构包括第二镂空区域和第二非镂空区域，所述第二镂空区域所在的位置与所述目标微区域相对应；
在覆盖所述第二光刻胶结构的刻蚀基材表面镀上一层光学薄膜，形成镀膜基材，所述光学薄膜用于透过与目标微区域对应辐射波段的光波；
对所述镀膜基材表面上目标微区域以外的区域进行剥离处理，形成保留目标微区域的第一基材；
在所述第一基材表面进行下一个类别的目标微区域的制备，直至完成所有目标微区域的制备，形成中红外滤光片。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述在基材表面覆盖第一光刻胶结构，包括：
在所述基材表面均匀涂布一层光刻胶薄膜；
对涂布后的基材进行烘烤，获得烘烤基材；
在所述烘烤基材表面覆盖预先制备的目标掩膜版后，对所述烘烤基材进行曝光处理，获得曝光基材，所述曝光基材表面包括曝光区域和非曝光区域，所述曝光区域所在的位置与所述目标微区域相对应；
对所述曝光基材进行显影处理，获得具有所述第一光刻胶结构的基材。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述目标掩膜版为正版目标掩膜版和反版目标掩膜版中的一种，其中，所述正版目标掩膜版的透光区域覆盖所述目标微区域，所述反版目标掩膜版的透光区域覆盖除所述目标微区域以外的微区域。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在基材表面覆盖第一光刻胶结构时所用的目标掩膜版与在刻蚀基材表面覆盖第二光刻胶结构时选用同样的目标掩膜版。
5.根据权利要求2～4中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述目标掩膜版的面积大于所述基材的面积。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述刻蚀基材的刻蚀深度为100nm～100um。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述镀膜基材的镀膜厚度小于或等于所述刻蚀基材的刻蚀深度。
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