[发明专利]一种基于无掩模直写光刻的薄膜微结构加工方法

权利要求书

1.一种基于无掩模直写光刻的薄膜微结构加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、工艺工装盘加工：选用圆形石英基板作为工艺工装盘加工材料，基板直径50~800mm，厚度1~8mm，首先对基板进行双面抛光，使基板面形PV值优于5μm，然后采用光学加工方法在基板外缘加工台阶（2），台阶（2）宽度5~20mm，深度0.1~1mm，最后，通过激光加工方法在基板内加工贯穿排气小孔（1），小孔口径0.1~1mm，间距10~30mm，排列方式为三角形排布；

步骤S2、薄膜刚性化：采用聚酰亚胺薄膜，首先采用绷膜金属环（3）固定薄膜（4），其中绷膜金属环（3）由外环和内环两个环组成，外环和内环对应位置设置紧固螺钉；具体绷膜过程为：将薄膜（4）平铺于内环之上，再将外环套上压紧，拧上紧固螺钉，在各方向拉应力下，薄膜（4）处于绷紧状态；接下来将绷紧状态的薄膜（4）转移到工艺工装盘上：在工艺工装盘（6）外缘台阶（2）上均匀涂覆紫外固化胶，将绷紧的薄膜置于工艺工装盘（6）上，再在薄膜上方放置粘胶辅助压环（5），用于提高薄膜与工艺工装盘（6）的粘接效果，紫外固化胶在下方紫外光源的辐照下实现固化；紫外固化胶固化后，移除压环（5），并沿着工艺工装盘（6）外缘裁切掉多余薄膜；

步骤S3、无掩模直写光刻：待加工图形为四台阶微结构菲涅尔透镜，特征线宽0.5~500μm；四台阶微结构需要进行2次无掩模直写光刻，其中两次光刻以套刻方式进行；每次光刻均包含：基底清洗、涂胶、烘胶、曝光、显影、刻蚀以及去胶工艺流程；基底清洗采用丙酮、酒精对基底表面进行处理，达到去除基底表面有机物、杂质目的；清洗完成后，采用旋转涂胶方式在基底表面均匀涂覆光刻胶，根据需要刻蚀深度确定光刻胶型号以及涂胶厚度，此处选用AZ1500光刻胶，涂胶厚度为500nm；涂胶完成后，将基底放入烘箱，100℃环境下烘10min，以提高光刻胶层在基底上的附着力以及稳定性；待基底冷却后，将基底放入激光直写设备进行曝光，曝光之前需要将曝光图形首先导入设备，进行必要格式转换后，设备将按照设计图形对基底对应区域光刻胶进行曝光；曝光完成后对光刻胶进行显影，去除曝光区域的光刻胶，留下未曝光区域的光刻胶形成与设计图案一致的光刻胶图形；最后采用反应离子刻蚀将光刻胶图形转移到基底上，实现对基底特定区域的材料进行去除，刻蚀完成后，去除残留光刻胶，完整工艺流程结束。