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高精度石英全息透镜的MEMS工艺制作

         
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通过微电子机械技术(MEMS)在抛光的熔融石英基材表面制作了平面精度达到0.4 μm的超大单片面积的全息透镜.采用了分辨率达到0.2μm的步进投影式拼接光刻,适合石英基材的专用等离子耦合刻蚀(ICP)干法刻蚀技术,特殊的物理清洗方法,以及相关的多项辅助工艺.透镜理想面形横截面曲线为分段抛物线,每一片由23个柱状结构单元周期横向排列构成,采用等深度不等宽度的4台阶结构拟合,单元宽度约为2.966 mm.在4 in(10.16 cm)圆片上,获得了单片尺寸为68 mm×68 mm的方形透镜.采用接触式台阶仪,扫描电子显微镜(SEM),高倍光学显微镜等方法进行不同阶段检测.结果显示:台阶平面精度为0.4 μm,垂直精度为30 nm,有非常好的立墙陡直度和刻蚀均匀性.此工艺方案可实现小规模批量生产,成本适中,可以直接用于制作6 in(15.24 cm)以上同等级要求的石英透镜,经适当改进也可用于蓝宝石等基底材料的制作.

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