[发明专利]一种金透射光栅的制备方法

权利要求书

1.一种金透射光栅的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：以110晶向单晶硅(1)作为顶层硅，以100晶向单晶硅(2)作为底层硅；

步骤二：在底层硅上表面镀一层钛膜(4)，在顶层硅下表面镀一层金膜(3)；

步骤三：通过低温金金键合工艺对上述步骤处理的顶层硅和底层硅进行键合，以形成基片；

步骤四：在基片的外表面镀一层氮化硅膜(5)后，在其上表面镀一层铬膜(6)；

步骤五：在经过步骤四处理的基片的上表面及下表面分别涂覆光刻胶(7)，利用紫外光刻在上表面制作支撑结构光刻胶掩模，在下表面制作光栅外框光刻胶掩模；

步骤六：在经过步骤五处理的基片的下表面反应离子刻蚀氮化硅膜(5)，在上表面湿法刻蚀铬膜(6)；

步骤七：去除经过步骤六处理的基片的上表面及下表面的光刻胶(7)；

步骤八：在经过步骤七处理的基片的上表面依次涂覆减反膜(8)和光刻胶(7)；

步骤九：全息光刻制作光刻胶光栅掩模，使用优化后的劳埃镜光路进行全息曝光，光路中激光器发出的激光束调整为平行于光学平台面，劳埃镜镜面调整为垂直于光学平台面，曝光硅片的顶层110晶向单晶硅(1)的垂直{111}晶面切边也调整为垂直于光学平台面，光刻后的光栅掩模的延伸方向平行于顶层110晶向单晶硅的垂直{111}晶面；

步骤十：通过反应离子刻蚀将光刻胶光栅掩模图形转移到减反膜(8)和氮化硅膜(5)中；

步骤十一：去除光刻胶(7)和减反膜(8)；

步骤十二：在下表面涂覆保护胶(9)，使用KOH溶液对顶层110晶向单晶硅(1)进行各向异性湿法刻蚀，将氮化硅光栅掩模图形转移到顶层硅中；

步骤十三、在上表面电镀沉积金；

步骤十四、去除基片下表面保护胶(9)，在上表面涂覆保护胶(9)；

步骤十五、使用KOH溶液刻蚀底层单晶硅；

步骤十六、去除上表面的保护胶(9)；

步骤十七、反应离子刻蚀上表面氮化硅光栅掩模；

步骤十八、使用KOH溶液刻蚀顶层硅光栅线条；

步骤十九、湿法去除剩余铬膜(6)；

步骤二十、干法去除背面钛膜(4)和金膜(3)，得到金透射光栅。

2.根据权利要求1所述的一种金透射光栅的制备方法，其特征在于：所述步骤一中的110晶向单晶硅(1)厚度为500nm～50um，100单晶硅厚度为300um～500um。

3.根据权利要求1所述的一种金透射光栅的制备方法，其特征在于：所述步骤二中的金膜(3)和钛膜(4)的沉积方法有磁控溅射、离子束溅射和电子束蒸发镀膜三种，金膜(3)厚度为50nm～100nm，钛膜(4)厚度为10nm～30nm。

4.根据权利要求1所述的一种金透射光栅的制备方法，其特征在于：所述步骤三中的金金键合工艺，在基片的上表面和下表面分别放置石墨片，进行加温加压处理。

5.根据权利要求1所述的一种金透射光栅的制备方法，其特征在于：所述步骤四中的铬膜(6)的镀制方法有电子束蒸发法和离子束溅射法，氮化硅膜(5)采用等离子体增强化学气相沉积法的方法进行镀制。

6.根据权利要求1所述的一种金透射光栅的制备方法，其特征在于：所述步骤十一中，使用丙酮超声的方法去除减反膜(8)和光刻胶(7)。

7.根据权利要求1所述的一种金透射光栅的制备方法，其特征在于：所述步骤十二中的KOH溶液浓度为39.0wt％-41.0wt％，刻蚀温度为24℃-26℃，并在刻蚀时加入0.49wt％-0.51％的四甲基癸炔二醇作为表面活性剂。

8.根据权利要求1所述的一种金透射光栅的制备方法，其特征在于：所述步骤十五和步骤十八中的KOH溶液浓度为24wt％-26wt％，刻蚀温度为83℃-88℃。