CN218957017U - 一种适用于微反射镜阵列镀膜的硅晶圆掩膜板 - Google Patents

Abstract

一种适用于微反射镜阵列镀膜的硅晶圆掩膜板，包括第一层硅晶圆、绝缘层和第二层硅晶圆；绝缘层位于第一层硅晶圆和第二层硅晶圆之间，第一层硅晶圆的厚度大于第二层硅晶圆的厚度；第二层硅晶圆用于与微反射镜阵列贴合；硅晶圆掩膜板配合微反射镜阵列设置有微反射镜阵列区域和非微反射镜阵列区域，微反射镜阵列区域中的第一层硅晶圆和绝缘层被刻蚀，微反射镜阵列区域中的第二层硅晶圆对应微反射镜阵列刻蚀有通孔阵列。通过半导体光刻工艺和刻蚀工艺将硅晶圆掩膜板开孔大小做的更加精准，对准图形更加精细，硅晶圆的硬度在足够薄的情况下相对于金属更不容易产生形变，且通过半导体加工工艺后，硅晶圆掩膜板表面光滑度更能满足其与微反射镜的贴合度。

Description

一种适用于微反射镜阵列镀膜的硅晶圆掩膜板

技术领域

本实用新型涉及光刻机技术领域，具体涉及一种适用于微反射镜阵列镀膜的硅晶圆掩膜板。

背景技术

在光刻机的自由光瞳照明模块中，微反射镜阵列是自由光瞳照明模块中的核心光学元件，需要对微反射镜阵列中的各微反射镜镜面镀膜，从而使微反射镜阵列对特定波段的光具有高反射率。

对微反射镜阵列镀膜时，一般使用掩膜板覆盖微反射镜阵列，仅在微反射镜镜面区域开孔使镀膜颗粒与微反射镜镜面接触，对微反射镜除镜面区域的其他区域进行遮挡。

由于微反射镜存在微结构区域和镜面区域，为避免微反射镜机械性能的变化，所以，镀膜时需要避免镀在微反射镜的微结构区域。微反射镜阵列镀膜的问题是，这种微反射镜的微结构区域很小且需要很高的遮挡精度，导致金属掩膜板在微反射镜阵列区域需要大量开设密集大占空比深的孔。常规镀膜用的金属掩膜板，从制作工艺带来微米级密集阵列开孔精度不高且难以对准，厚度难以做薄，金属掩膜板变形大，导致金属掩膜板无法贴合微反射镜晶圆等问题。

发明内容

针对金属掩膜板在微反射镜阵列镀膜过程中存在的问题，本申请提供一种适用于微反射镜阵列镀膜的硅晶圆掩膜板，通过半导体光刻工艺和刻蚀工艺将硅晶圆掩膜板的开孔大小做的更加精准，对准图形更加精细，硅晶圆的硬度在足够薄的情况下相对于金属更不容易产生形变，且通过半导体加工工艺后，硅晶圆掩膜板的表面光滑度更能满足其与微反射镜的贴合度。

本实施新型提供的技术方案如下：

本实施新型提供一种适用于微反射镜阵列镀膜的硅晶圆掩膜板，所述硅晶圆掩膜板包括第一层硅晶圆、绝缘层和第二层硅晶圆；

所述绝缘层位于所述第一层硅晶圆和第二层硅晶圆之间，所述第一层硅晶圆的厚度大于所述第二层硅晶圆的厚度；

所述第二层硅晶圆用于与微反射镜阵列贴合；

所述硅晶圆掩膜板配合微反射镜阵列设置有微反射镜阵列区域和非微反射镜阵列区域，所述微反射镜阵列区域中的第一层硅晶圆和绝缘层被刻蚀，所述微反射镜阵列区域中的第二层硅晶圆对应微反射镜阵列刻蚀有通孔阵列。

进一步优选的，所述微反射镜阵列中的微反射镜包括微结构区域和镜面区域，在所述微反射镜阵列区域中，所述第二层硅晶圆中的通孔覆盖所述镜面区域，所述第二层硅晶圆中的非通孔遮挡所述微结构区域。

进一步优选的，所述微反射镜阵列区域中的第二层硅晶圆相对微反射镜阵列开设有对准标记。

进一步优选的，所述非微反射镜阵列区域包括第一层硅晶圆、绝缘层和第二层硅晶圆。

进一步优选的，所述微反射镜阵列区域和非微反射镜阵列区域之间设有斜坡的过渡区域。

进一步优选的，所述过渡区域沿所述第一层硅晶圆向外倾斜呈喇叭状。

进一步优选的，采用各项异形刻蚀工艺刻蚀所述第一层硅晶圆形成所述过渡区域。

进一步优选的，所述硅晶圆掩膜板为绝缘体上硅晶圆掩膜板。

通过本实用新型提供的适用于微反射镜阵列镀膜的硅晶圆掩膜板，通过半导体光刻工艺和刻蚀工艺将通孔阵列中的开孔大小做的更加精准，对准图形更加精细；微反射镜阵列区域的掩膜更加的薄，使掩膜更加均匀；硅晶圆的硬度在足够薄的情况下相对于金属更不容易产生形变，且通过半导体加工工艺后的表面光滑度更满足与微反射镜的贴合度；硅晶圆掩膜板上与微反射镜阵列的对准标记也可以进行高精度对准，使需要保护的微反射镜的微结构区域被遮挡的更加精准。

附图说明

图1为金属掩膜板贴合微反射镜阵列示意图；

图2为硅晶圆掩膜板贴合微反射镜阵列示意图；

图3为硅晶圆掩膜板示意图；

图4为硅晶圆掩膜板制作工艺示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。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，并获得其他的实施方式。

本申请涉及的技术术语描述如下：

微反射镜：尺寸在微米与亚微米级别的反射镜，通过微结构与电学驱动方式使微反射镜产生偏转。

微反射镜阵列：一种微反射镜组成的n*m的阵列，阵列中的每一个微反射镜可以通过编程将光路反射到特定位置，从而构成让光斑阵列输出成图形。

微反射镜镀膜：特定的材料蒸镀到微反射镜的镜面区域上，从而使微反射镜对特定波段的光具有高反射率，蒸镀指材料颗粒被蒸发到微反射镜表面粘附成膜的工艺。

掩膜板：一种在镀膜时覆盖在微反射镜前，仅在微反射镜镜面区域开孔使镀膜颗粒与镜面接触，对其他区域遮挡的平板。

绝缘体上硅晶圆(SOI：Silicon On Insulator)：硅晶圆中埋入了一层氧化层，将晶圆分为顶层硅，绝缘层和底层硅。

利用金属掩膜板对微反射镜阵列进行镀膜的示意图如图1所示，微反射镜阵列包括若干微反射镜1，微反射镜1包括镜面区域11和微结构区域12，其中，镜面区域11为待镀膜区域，微结构区域12是保护区域，微反射镜1还开设有对准孔区域13；金属掩膜板2包括开孔区域21和对准孔区域22。实际镀膜前，微反射镜1和金属掩膜板2是通过对准孔区域13和对准孔区域22进行对准，然后贴合固定，再安装到治具上进行蒸镀镀膜。镀膜结束后，取下金属掩膜板2，只有镜面区域11存在高反射膜层。

通常制作金属掩膜板2时，为了减少激光打孔的热应力导致变形不贴合，而采用化学刻蚀的办法，最终带来孔开口会过大或者过小，对准标记模糊等问题。

由上述描述可知，金属掩膜板无法适用于高密度的微反射镜阵列镀膜，特别微反射镜作为光学微结构，与其贴合的掩膜板要具有一定的光滑度和平整度。同时掩膜板要保证精准的开孔位置和大小，才能最大程度镀膜在微反射镜镜面区域且保护好微结构区域。掩膜板要尽可能的薄才能让镀膜更加均匀，可用的光学反射区域更大，金属掩膜板如果做到50um以下的厚度，因薄金属柔软的特性，很容易产生变形。

基于此，本申请提供一种适用于微反射镜阵列镀膜的硅晶圆掩膜板，该硅晶圆掩膜板具体是绝缘体上硅晶圆掩膜板，使用半导体行业的绝缘体上硅晶圆替代金属板制作镀膜掩膜板；其优点是，通过半导体光刻工艺和刻蚀工艺将开孔大小做的更加精准，对准图形更加精细；微反射镜阵列区域的掩膜更加的薄，使掩膜更加均匀；硅晶圆的硬度在足够薄的情况下相对于金属更不容易产生形变，且通过半导体加工工艺后的表面光滑度更满足与微反射镜的贴合度。

如图2-图3所示，本申请提供的硅晶圆掩膜板包括：第一层硅晶圆100、绝缘层200和第二层硅晶圆300；

绝缘层200位于第一层硅晶圆100和第二层硅晶圆300之间，第一层硅晶圆100的厚度大于第二层硅晶圆300的厚度；第二层硅晶圆300用于与微反射镜阵列1贴合；硅晶圆掩膜板配合微反射镜阵列设置有微反射镜阵列区域400和非微反射镜阵列区域500，微反射镜阵列区域400中的第一层硅晶圆100和绝缘层200被刻蚀，微反射镜阵列区域400中的第二层硅晶圆300对应微反射镜阵列刻蚀有通孔阵列301。而非微反射镜阵列区域500仍然包括第一层硅晶圆、绝缘层和第二层硅晶圆。

微反射镜阵列中的微反射镜1包括微结构区域12和镜面区域11，在微反射镜阵列区域400中，第二层硅晶圆300中的通孔覆盖镜面区域11，第二层硅晶圆300中的非通孔遮挡微结构区域12。

本申请的硅晶圆掩膜板只有第二层硅晶圆300位于微反射镜的区域，而第二层硅晶圆300的厚度可以在几十微米以下，甚至更薄于金属板的极限厚度，在镀膜时，第二层硅晶圆300的厚度越薄，镀膜后镜面区域11的膜层材料越均匀，可用反射区域越大，有利于微反射镜阵列在光路中的装配与使用。而非微反射镜阵列区域的厚度是由第一层硅晶圆、绝缘层和第二层硅晶圆共同支撑的，是原始厚度，非微反射镜阵列区域的厚度可以在几百微米以上。镀膜时，非微反射镜阵列区域的厚度越厚，其支撑掩膜板的作用越明显，掩膜板整体变形越小，硅晶圆掩膜板越不容易破裂。

进一步，微反射镜阵列区域400中的第二层硅晶圆300相对微反射镜阵列开设有对准标记302，通过对准标记302和微反射镜阵列中的对准区域13，使硅晶圆掩膜板与微反射镜对准。

进一步，微反射镜阵列区域400和非微反射镜阵列区域500之间设有斜坡的过渡区域600，该过渡区域600沿第一层硅晶圆100向外倾斜呈喇叭状，具体的，采用各项异形刻蚀工艺刻蚀第一层硅晶圆100形成过渡区域600，该过渡区域600的斜坡可以有效优化微反射镜阵列边缘的微反射镜镀膜的均匀性。

硅晶圆掩膜板的制作工艺如图4所示，具体包括如下步骤：

a、提供一个绝缘体上硅晶圆，绝缘体上硅晶圆包括第一层硅晶圆100、绝缘层200和第二层硅晶圆300，第一层硅晶圆100的厚度大于第二层硅晶圆300的厚度；

b、利用在第二层硅晶圆300上光刻图形化后干法垂直刻蚀直至中间的绝缘层200，并清洁光刻胶；

c、将第二层硅晶圆300上的图案用保护材料进行覆盖，隔绝下一步的刻蚀液体；

d、将第一层硅晶圆100上光刻图形化使用各项异形刻蚀液体，如氢氧化钾等碱性腐蚀液，进行浸泡湿法刻蚀直至中间的绝缘层200；

e、将c步的保护材料和刻蚀最后裸露在外中间的绝缘层200利用酸性溶液一起去掉，得到最终的硅晶圆掩膜板。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (8)

1.一种适用于微反射镜阵列镀膜的硅晶圆掩膜板，其特征在于，所述硅晶圆掩膜板包括第一层硅晶圆、绝缘层和第二层硅晶圆；

所述绝缘层位于所述第一层硅晶圆和第二层硅晶圆之间，所述第一层硅晶圆的厚度大于所述第二层硅晶圆的厚度；

所述第二层硅晶圆用于与微反射镜阵列贴合；

所述硅晶圆掩膜板配合微反射镜阵列设置有微反射镜阵列区域和非微反射镜阵列区域，所述微反射镜阵列区域中的第一层硅晶圆和绝缘层被刻蚀，所述微反射镜阵列区域中的第二层硅晶圆对应微反射镜阵列刻蚀有通孔阵列。

2.如权利要求1所述的硅晶圆掩膜板，其特征在于，所述微反射镜阵列中的微反射镜包括微结构区域和镜面区域，在所述微反射镜阵列区域中，所述第二层硅晶圆中的通孔覆盖所述镜面区域，所述第二层硅晶圆中的非通孔遮挡所述微结构区域。

3.如权利要求2所述的硅晶圆掩膜板，其特征在于，所述微反射镜阵列区域中的第二层硅晶圆相对微反射镜阵列开设有对准标记。

4.如权利要求1所述的硅晶圆掩膜板，其特征在于，所述非微反射镜阵列区域包括第一层硅晶圆、绝缘层和第二层硅晶圆。

5.如权利要求1所述的硅晶圆掩膜板，其特征在于，所述微反射镜阵列区域和非微反射镜阵列区域之间设有斜坡的过渡区域。

6.如权利要求5所述的硅晶圆掩膜板，其特征在于，所述过渡区域沿所述第一层硅晶圆向外倾斜呈喇叭状。

7.如权利要求6所述的硅晶圆掩膜板，其特征在于，采用各项异形刻蚀工艺刻蚀所述第一层硅晶圆形成所述过渡区域。

8.如权利要求1所述的硅晶圆掩膜板，其特征在于，所述硅晶圆掩膜板为绝缘体上硅晶圆掩膜板。

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