專利名稱：基于移動(dòng)編碼掩模原理制備多層浮雕結(jié)構(gòu)復(fù)合膜層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種非均勻厚度薄膜的制作方法，尤其涉及一種基于移動(dòng)編碼掩模原
理來制備微/納尺度的多層浮雕結(jié)構(gòu)復(fù)合膜層的方法。
背景技術(shù)：
微/納元件尤其是微/納光學(xué)元件，在科研、軍事、民用等領(lǐng)域都具有巨大的應(yīng)用 潛力，例如，應(yīng)用于制作各種SPPs元器件、光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、超分辨成像、SPPs納米光刻等方 面。包含多層浮雕結(jié)構(gòu)復(fù)合膜層的微/納元件的制備是研究的難點(diǎn)?，F(xiàn)有的制作方法能夠 刻蝕出單層浮雕結(jié)構(gòu)的膜層或沉積多層均勻厚度的膜層，不過很難制備多層非均勻厚度的 浮雕結(jié)構(gòu)復(fù)合膜層。若能夠制作多層非均勻厚度的浮雕結(jié)構(gòu)復(fù)合膜層，就可以制作出許多 目前難以制作的復(fù)雜結(jié)構(gòu)的微/納光學(xué)元件。 微/納元件的制備方法主要分為兩類，第一類是超精密機(jī)械加工技術(shù)，主要是利 用刀具切削材料表層使其達(dá)到所要求的形狀。如金剛石車床等，適合加工單層浮雕結(jié)構(gòu)，但 其缺點(diǎn)是只能制備一些對(duì)稱回轉(zhuǎn)表面；目前只能制備單層浮雕結(jié)構(gòu)；能加工的材料種類局 限于一些機(jī)械性能好的材料。第二類是電子束/粒子束/激光直寫技術(shù)、光刻技術(shù)、刻蝕技 術(shù)等光學(xué)加工方法。光學(xué)加工方法的優(yōu)點(diǎn)是可以加工不規(guī)則的結(jié)構(gòu)，缺點(diǎn)是加工工藝步驟 繁多、刻蝕引起的膜層厚度誤差較大、難以制備多層非均勻厚度的微/納結(jié)構(gòu)。
例如采用二元光學(xué)技術(shù)、移動(dòng)灰階掩模光刻技術(shù)等方式均可以制作微米或亞微米 尺度的單層微/納浮雕結(jié)構(gòu)；但這些掩模光刻方法需要進(jìn)行鍍膜、涂膠、曝光、顯影、刻蝕等 繁雜步驟，尤其是需要通過刻蝕才能將圖形轉(zhuǎn)移到基底上，很難精確控制較薄的膜層的刻 蝕深度。電子束直寫技術(shù)、激光束直寫技術(shù)、聚焦粒子束加工等直寫技術(shù)可直接或間接在材 料表面刻蝕出微/納浮雕結(jié)構(gòu)。若用這些技術(shù)來制備多層多層浮雕結(jié)構(gòu)復(fù)合膜層，加工成 本很高且加工效率低下；多次進(jìn)行鍍膜、曝光和刻蝕等工藝，尤其是在已有的浮雕結(jié)構(gòu)膜層 上進(jìn)行以上工藝，其下層膜層的形貌結(jié)構(gòu)會(huì)嚴(yán)重影響后續(xù)膜層的涂膠、曝光的質(zhì)量，無疑會(huì) 給后續(xù)膜層的制備帶來非常大的厚度誤差，多次重復(fù)刻蝕則會(huì)進(jìn)一步放大這種誤差。
—些微/納元件尤其是微/納光學(xué)元件，需要疊加多層非均勻厚度的膜層，而目前 制備多層非均勻厚度的膜層仍然是一個(gè)難題。因此，多層非均勻厚度薄膜的制作方法擁有 很大的應(yīng)用價(jià)信。 綜上所述，到目前為止，還沒有一種工藝簡單、適合在基底上直接沉積多層非均勻 厚度的浮雕結(jié)構(gòu)復(fù)合膜層的加工方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于移動(dòng)編碼掩模原理 制備多層浮雕結(jié)構(gòu)復(fù)合膜層的方法， 本發(fā)明的技術(shù)解決方案基于移動(dòng)編碼掩模原理制備多層浮雕結(jié)構(gòu)復(fù)合膜層的方 法，包括以下步驟
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(1)根據(jù)所制作的微/納元件的各層膜層的界面函數(shù)，得到各層膜層的厚度分布 函數(shù)，即各層膜層的各個(gè)區(qū)域的厚度；所述的微/納元件的各層膜層為具有連續(xù)浮雕結(jié)構(gòu)、 或多臺(tái)階浮雕結(jié)構(gòu)、或均勻厚度的膜層； (2)根據(jù)具體的各膜層的厚度分布函數(shù)，確定該膜層所用的掩模開孔的形狀和幾 何尺寸，沿掩模移動(dòng)的方向周期性地制備此形狀和幾何尺寸的掩模開孔；所述的掩模開孔 為能通過沉積粒子的通孔；所述膜層在平行于掩模移動(dòng)方向的直線上的各點(diǎn)的膜層厚度相 同； (3)將掩模與基片平行放置，使掩模可相對(duì)基片勻速平移； (4)通過掩模開孔以穩(wěn)定的速率向基片定向沉積膜料，并在沉積過程中勻速平移
掩模，且掩模勻速平移的距離為掩模開孔周期的整數(shù)倍；通過掩模開孔的形狀和幾何尺寸
調(diào)制基片上各個(gè)區(qū)域沉積的膜厚，獲得預(yù)定厚度分布的單層浮雕結(jié)構(gòu)膜層； (5)重復(fù)步驟(1)-(4)，在基片上連續(xù)沉積若干層預(yù)定膜料種類和厚度分布的單
層浮雕結(jié)構(gòu)膜層，就可以獲得多層浮雕結(jié)構(gòu)復(fù)合膜層。 所述步驟(1)中的各層膜層的厚度分布函數(shù)為該微/納元件的各層膜層在垂直于
基底平面的方向上的厚度分布函數(shù)，數(shù)值為各層膜層的上下界面之差值若設(shè)第i層膜層
的厚度分布函數(shù)為f (x)，第i層膜層的上界面函數(shù)為Zi (x) ， (i = 1， 2， 3，…，n) (n為多層
浮雕結(jié)構(gòu)的膜層數(shù)量)，基底的上界面的函數(shù)為z。(x) = O，第i層膜層的下界面就是第i-l
層膜層的上界面，則f(x) 二Zi(x)-ZH(x)，即第i層膜層的厚度分布函數(shù)f(x)的數(shù)值等于
第i層膜層的上界面函數(shù)Zi (x)減去第i-l層膜層的上界面函數(shù)Zi—i (x)。 所述步驟(2)中沿掩模移動(dòng)方向周期分布的掩模開孔的形狀和幾何尺寸均相同，
掩模開孔的周期大于掩模移動(dòng)方向上單個(gè)開孔的最大高度。 所述步驟(3)中的基片為紫外光材料、可見光材料或紅外材料。 所述步驟(3)中的掩模在靜止和移動(dòng)時(shí)均不與基片上的浮雕結(jié)構(gòu)接觸，掩模與基
片的距離為500納米到500微米。 所述步驟(3)中的掩模相對(duì)于基片的勻速移動(dòng)為一維移動(dòng)，沿預(yù)定的掩模移動(dòng)方
向即掩模開孔排列的方向勻速移動(dòng)掩模、或反方向勻速移動(dòng)基片。 所述步驟(4)中定向沉積的方法為電子束蒸鍍、熱蒸鍍、或激光沉積。 所述步驟(4)中定向沉積的膜料為銀、銅、鋁、鉻、金、二氧化硅、硅、玻璃、砷化鎵、
氮化鎵或氧化鋁。 所述步驟(4)中基片上各平行于Y方向的直線上沉積的膜層厚度與掩模上正對(duì)該 直線的開孔高度g(Xi)成正比，即f(x) 二kg(x)，其中k為一常數(shù)。 所述步驟(5)中各層浮雕結(jié)構(gòu)膜層的厚度分布相同或成比例時(shí)，采用的掩模具有
相同的掩模開孔或掩模開孔在Y方向的高度成比例；不同膜層的厚度分布不相同且不成比
例時(shí)，則使用不同開孔的掩模。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于 (1)本發(fā)明是結(jié)合了移動(dòng)掩模技術(shù)和定向沉積技術(shù)，在沉積膜料時(shí)勻速移動(dòng)掩模 來對(duì)沉積的膜層的厚度分布進(jìn)行調(diào)制，制備過程為直接在基底上沉積得到想要的浮雕結(jié)構(gòu) 膜層而不需要涂膠、光刻、顯影、刻蝕等繁多的步驟，從而大大減小了膜層的厚度誤差、提高 了元件的制備速度；且具有直接沉積結(jié)構(gòu)膜層、加工周期短、加工圖形誤差小等優(yōu)點(diǎn)，有利于微/納元件的實(shí)際推廣和工程應(yīng)用。
(2)本發(fā)明不需要經(jīng)過涂膠、曝光、刻蝕等工藝步驟，從而避免了下層浮雕結(jié)構(gòu)膜
層的不平整表面對(duì)涂膠、曝光、刻蝕等后續(xù)工藝步驟的不利影響，減少了后續(xù)浮雕結(jié)構(gòu)膜層
的厚度和厚度分布方面的誤差，這降低了制備多層浮雕結(jié)構(gòu)復(fù)合膜層的難度。
(3)本發(fā)明沉積的方法為熱蒸鍍、電子束蒸鍍或激光沉積，可以較方便地沉積多種
金屬、非金屬材料。


圖1是本發(fā)明中所要制備的多層浮雕結(jié)構(gòu)復(fù)合膜層及其中一層膜層的截面圖；
圖2是本發(fā)明中由任意一層膜層的上下界面函數(shù)推導(dǎo)出該膜層的厚度分布和對(duì) 應(yīng)掩模的開孔輪廓，其中圖上部分為該膜層XZ平面的截面圖，圖中間部分為該膜層在XZ平 面的厚度分布，圖下部分為沉積該膜層所用的掩模在XY平面上的開孔輪廓；
圖3是本發(fā)明中根據(jù)掩模開孔函數(shù)制作的周期掩模，其中白色區(qū)域表示掩模開 孔，黑色區(qū)域表示掩?；?，圖中箭頭所指方向?yàn)檠谀Ｒ苿?dòng)方向； 圖4是本發(fā)明中掩模移動(dòng)系統(tǒng)的示意圖，掩模置于平行于基底的掩模移動(dòng)平臺(tái) 上，可相對(duì)基底平行移動(dòng)； 圖5本發(fā)明中掩模移動(dòng)沉積示意圖及其制備的一層非均勻厚度的浮雕結(jié)構(gòu)膜層， 圖中白色箭頭所指方向?yàn)檠谀Ｒ苿?dòng)方向，黑色箭頭為蒸發(fā)粒子束沉積方向；
圖6本發(fā)明中制作的多層浮雕結(jié)構(gòu)復(fù)合膜層的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖中1為欲制備的多層非均勻厚度膜層；2為一非均勻厚度膜層；3為表面拋光 的基底；4為移動(dòng)掩模；5為掩模開孔；6為沉積粒子束；7為沉積的單層浮雕結(jié)構(gòu)膜層；8為 沉積的多層浮雕結(jié)構(gòu)復(fù)合膜層。
具體實(shí)施例方式
在詳細(xì)闡述本發(fā)明之前，先對(duì)本發(fā)明中掩模開孔與沉積膜層的厚度分布之間的關(guān) 系進(jìn)行說明。 掩模開孔的高度指開孔在移動(dòng)方向即Y方向的高度g(Xi);基片上的各點(diǎn)只有處 于掩模開孔的正下方時(shí)才能沉積粒子，因此基片上各點(diǎn)的有效沉積時(shí)間是該點(diǎn)暴露于掩模 開孔的時(shí)間(以下簡稱暴露時(shí)間)；當(dāng)掩模沿Y方向勻速移動(dòng)開孔周期(lp)的整數(shù)倍(N lp)距離時(shí)，基片平面上任意一條平行于Y方向的直線(如x = Xi)上的各點(diǎn)相對(duì)掩模移動(dòng) 的路程為N個(gè)周期即N lp，其中暴露于掩模開孔的路程均為N個(gè)對(duì)應(yīng)的開孔高度即Ng(Xi)， 該直線上各點(diǎn)暴露時(shí)間均為暴露于開孔的路程除以掩模移動(dòng)速率即Ng(Xi)/v，該直線上各 點(diǎn)沉積的膜厚為暴露時(shí)間乘以膜料沉積速率，即為Ng(Xi)u/v。因此，基片上各條平行于Y 方向的直線上沉積的膜厚與掩模上正對(duì)該直線的開孔高度g(Xi)成正比。
掩模以速度v沿Y方向相對(duì)基片勻速平移，經(jīng)時(shí)間t后移動(dòng)的距離為N個(gè)周期lp， 在這段時(shí)間內(nèi)膜料的沉積速率恒定，則基片上任意一平行于Y方向的一維區(qū)域上任意一點(diǎn) 沉積的膜料厚度f(x)為 /(x) = |udt= A^^=A^，^=A^(，*=A^ f XW=A^x-
利用以上公式，還可以由膜層厚度分布函數(shù)f(x) 二Ng(x)u/v反推出掩模開孔函 數(shù)g (X): g (x) = vf (x) / (Nu) 若N、u、 v均已知，設(shè)v/(Nu) 二k(為常數(shù))，則掩模開孔函數(shù)g(x)與膜層厚度分 布函數(shù)f(x)的關(guān)系可以簡化為
g(x) = kf (x) 其中g(shù)(x):掩模開孔函數(shù)；f (X):膜層厚度函數(shù)；V :掩模移動(dòng)速度；11 :膜料沉積
速度；N:沉積時(shí)移動(dòng)的周期數(shù)(正整數(shù))；lp:移動(dòng)方向的周期長度；t:移動(dòng)時(shí)間。 下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式
詳細(xì)介紹本發(fā)明。但以下的實(shí)施例僅限于解釋本發(fā)
明，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)包括權(quán)利要求的全部內(nèi)容，而且通過以下實(shí)施例對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)
人員即可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明權(quán)利要求的全部內(nèi)容。 實(shí)施例1，制作一個(gè)微米級(jí)尺寸的超級(jí)透鏡，其寬度8微米、長度200微米，由第1、 3層銀和第2層二氧化硅浮雕結(jié)構(gòu)膜層組成，其制作過程如下 (1)如圖1所示，根據(jù)要制備的超級(jí)透鏡的結(jié)構(gòu)確定其每一膜層的界面函數(shù)；設(shè)第 i層膜層的上界面函數(shù)為Zi (x) ， (i = 1 ， 2， 3， 4)，基底上界面的函數(shù)為z。 (x) = 0 ;第i層膜 層的下界面就是第i-1層膜層的上界面，因此第i層膜層的下界面函數(shù)與第i-1層膜層的 上界面函數(shù)z卜Jx)是相等的； 則第i層膜層的厚度分布函數(shù)fi(X)為第i層膜層的上界面函數(shù)Zi(X)減去第 i-l層膜層的上界面函數(shù)ZH(X)，即fi(x) = Zi(X)_Zi—Jx); 若Zl(x) = 0. 01 (4+x) (4-x) ， (_4《x《4， x與Zl(x)的單位均為微米)，z2(x) =0. 01 (5+x) (5-x) ， (-4《x《4， x與z2 (x)的單位均為微米)，z3 (x) = 0. 01 (6+x) (6_x)， (-4《x《4， x與z3(x)的單位均為微米)； 則第 一 層膜的厚度分布函數(shù)^ (x) = Zl (x) -z。 (x) = 0. 01 (4+x) (4_x) _0 = 0. 01 (4+x) (4-x) (-4《x《4， x與Zl (x)的單位均為微米)。 (2)如圖2所示，根據(jù)任意膜層的界面函數(shù)計(jì)算得到該膜層的厚度分布函數(shù)f (x) 和用于制備該膜層的移動(dòng)掩模的開孔函數(shù)g(x)，其中厚度分布函數(shù)f (x)為該膜層上下界 面之差值在基底平面上的分布函數(shù)，掩模開孔函數(shù)通過公式g(x) =vf(x)/(Nu)計(jì)算得到， 從而確定了該掩模開孔的形狀和幾何尺寸；其中v = 0. 1微米/秒，N = 5，u = 0. 001微米/ 秒，可得gjx) =20f(x) =0.2 (4+x) (4-x)，其中該掩模開孔的最大高度g^(x) = glmax(0) =3. 2微米。 (3)如圖3所示，在掩模上沿掩模移動(dòng)方向即Y方向周期性地制備步驟2所設(shè)計(jì)的 掩模開孔，掩模開孔的周期為6微米，掩模移動(dòng)方向?yàn)榧^所指方向； (4)如圖4所示，將掩模置于平行于基底的掩模移動(dòng)平臺(tái)上，掩模距離基底的距離 為10微米，可相對(duì)基底勻速平移； (5)用電子束蒸鍍方法以恒定的速率u = 0. 001微米/秒垂直于基底定向沉積銀 或二氧化硅，掩模在膜料沉積過程中沿Y方向勻速移動(dòng)，移動(dòng)距離為5個(gè)掩模開孔周期即30 微米；通過掩模開孔的幾何尺寸來控制基片上各個(gè)區(qū)域沉積的膜厚，得到厚度分布函數(shù)為 fjx)的第一層銀膜層；圖5中白色箭頭所指方向?yàn)檠谀Ｒ苿?dòng)方向，黑色箭頭為蒸發(fā)粒子束 得沉積方向；
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(6)重復(fù)步驟(1)_(5)，通過更換掩模和沉積原料，從基底往上交替沉積預(yù)定厚度 分布的銀、二氧化硅、銀浮雕結(jié)構(gòu)膜層，得到需要的超級(jí)透鏡。 實(shí)施例2，制作一個(gè)微米級(jí)尺寸的透鏡，其寬度16微米、長度1000微米，由第1、3
層銀和第2、4層三氧化二鋁浮雕結(jié)構(gòu)膜層組成，其制作過程如下 (1)根據(jù)要制備的超級(jí)透鏡的結(jié)構(gòu)確定其每一膜層的界面函數(shù)；設(shè)第i層膜層的 上界面函數(shù)為Zi(X)， (i = 1，2，3，4)，基底上界面的函數(shù)為z。(x) = 0 ;第i層膜層的下界 面就是第i-l層膜層的上界面，因此第i層膜層的下界面函數(shù)與第i-l層膜層的上界面函 數(shù)Zh(x)是相等的； 則第i層膜層的厚度分布函數(shù)fi(x)為第i層膜層的上界面函數(shù)Zi(x)減去第 i-l層膜層的上界面函數(shù)ZH(x)，即fi(x) = Zi(x)-Zi—Jx); 若Zl (x) = 0. 01 (8+x) (8-x) ， (-8《x《8， x與Zl (x)的單位均為微米)，z2 (x)= 0.01(ll+x) (ll-x)， (-8《x《8，x與Z2(x)的單位均為微米)，Z3(x) =0.01(13+x) (13_x)， (-8《x《8， x與z3(x)的單位均為微米)，f4(x) = 1. 8， (-8《x《8， x與f4(x)的單位 均為微米)； 則第 一 層膜的厚度分布函數(shù)^ (x) = Zl (x) -z。 (x) = 0. 01 (8+x) (8_x) _0 = 0. 01 (8+x) (8-x) (-8《x《8， x與Zl (x)的單位均為微米)。 (2)根據(jù)任意膜層的界面函數(shù)計(jì)算得到該膜層的厚度分布函數(shù)f (x)和用于制備 該膜層的移動(dòng)掩模的開孔函數(shù)g(x)，其中厚度分布函數(shù)f (x)為該膜層上下界面之差值在 基底平面上的分布函數(shù)，掩模開孔函數(shù)通過公式g(x) =vf(x)/(Nu)計(jì)算得到，從而確定了 該掩模開孔的形狀和幾何尺寸，其中v = 0. 2微米/秒，N = lO，u = 0. 002微米/秒，可得 gl(x) = 20f (x) = 0. 2(8+x) (8-x)，其中該掩模開孔的最大高度glmax(x) = glmax(0) = 6. 4 微米。 (3)在掩模上沿掩模移動(dòng)方向即Y方向周期性地制備步驟2所設(shè)計(jì)的掩模開孔，掩 模開孔的周期為15微米，掩模移動(dòng)方向?yàn)榧^所指方向； (4)將掩模置于平行于基底的掩模移動(dòng)平臺(tái)上，掩模距離基底的距離為10微米， 可相對(duì)基底勻速平移； (5)用電子束蒸鍍方法以恒定的速率u = 0. 001微米/秒垂直于基底定向沉積銀 或二氧化硅，掩模在膜料沉積過程中沿Y方向勻速移動(dòng)，移動(dòng)距離為10個(gè)掩模開孔周期即 150微米；通過掩模開孔的幾何尺寸來控制基片上各個(gè)區(qū)域沉積的膜厚，得到厚度分布函 數(shù)為fjx)的第一層銀膜層； (6)重復(fù)步驟(1)_(5)，通過更換掩模和沉積原料，從基底往上交替沉積預(yù)定厚度 分布的銀、三氧化二鋁、銀、三氧化二鋁浮雕結(jié)構(gòu)膜層，得到需要的透鏡。
權(quán)利要求
基于移動(dòng)編碼掩模原理制備多層浮雕結(jié)構(gòu)復(fù)合膜層的方法，其特征在于包括以下步驟(1)根據(jù)所制作的微/納元件的各層膜層的界面函數(shù)，得到各層膜層的厚度分布函數(shù)，即各層膜層的各個(gè)區(qū)域的厚度；所述的微/納元件的各層膜層為具有連續(xù)浮雕結(jié)構(gòu)、或多臺(tái)階浮雕結(jié)構(gòu)、或均勻厚度的膜層；(2)根據(jù)具體的各膜層的厚度分布函數(shù)，確定該膜層所用的掩模開孔的形狀和幾何尺寸，沿掩模移動(dòng)的方向周期性地制備此形狀和幾何尺寸的掩模開孔；所述的掩模開孔為能通過沉積粒子的通孔；所述膜層在平行于掩模移動(dòng)方向的直線上的各點(diǎn)的膜層厚度相同；(3)將掩模與基片平行放置，使掩?？上鄬?duì)基片勻速平移；(4)通過掩模開孔以穩(wěn)定的速率向基片定向沉積膜料，并在沉積過程中勻速平移掩模，且掩模勻速平移的距離為掩模開孔周期的整數(shù)倍；通過掩模開孔的形狀和幾何尺寸調(diào)制基片上各個(gè)區(qū)域沉積的膜厚，獲得預(yù)定厚度分布的單層浮雕結(jié)構(gòu)膜層；(5)重復(fù)步驟(1)-(4)，在基片上連續(xù)沉積若干層預(yù)定膜料種類和厚度分布的單層浮雕結(jié)構(gòu)膜層，就可以獲得多層浮雕結(jié)構(gòu)復(fù)合膜層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于移動(dòng)編碼掩模原理制備多層浮雕結(jié)構(gòu)復(fù)合膜層的 方法，其特征在于所述步驟(1)中的各層膜層的厚度分布函數(shù)為該微/納元件的各層膜層 在垂直于基底平面的方向上的厚度分布函數(shù)，數(shù)值為各層膜層的上下界面之差值若設(shè)第 i層膜層的厚度分布函數(shù)為f(x)，第i層膜層的上界面函數(shù)為Zi(x)， i = 1，2，3，…，n， n 為多層浮雕結(jié)構(gòu)的膜層數(shù)量，基底的上界面的函數(shù)為z。(x) = O，第i層膜層的下界面就是 第i-l層膜層的上界面，則f(x) 二Zi(x)-ZH(x)，即第i層膜層的厚度分布函數(shù)f(x)的數(shù) 值等于第i層膜層的上界面函數(shù)Zi (x)減去第i-l層膜層的上界面函數(shù)Zi—i (x)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于移動(dòng)編碼掩模原理制備多層浮雕結(jié)構(gòu)復(fù)合膜層的方法， 其特征在于所述步驟(2)中沿掩模移動(dòng)方向周期分布的掩模開孔的形狀和幾何尺寸均相 同，掩模開孔的周期大于掩模移動(dòng)方向上單個(gè)開孔的最大高度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于移動(dòng)編碼掩模原理制備多層浮雕結(jié)構(gòu)復(fù)合膜層的方法， 其特征在于所述步驟(3)中的基片為紫外光材料、可見光材料或紅外材料。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于移動(dòng)編碼掩模原理制備多層浮雕結(jié)構(gòu)復(fù)合膜層的方法， 其特征在于所述步驟(3)中的掩模在靜止和移動(dòng)時(shí)均不與基片上的浮雕結(jié)構(gòu)接觸，掩模 與基片的距離為500納米到500微米。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于移動(dòng)編碼掩模原理制備多層浮雕結(jié)構(gòu)復(fù)合膜層的方法， 其特征在于所述步驟(3)中的掩模相對(duì)于基片的勻速移動(dòng)為一維移動(dòng)，沿預(yù)定的掩模移 動(dòng)方向即掩模開孔排列的方向勻速移動(dòng)掩模、或反方向勻速移動(dòng)基片。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于移動(dòng)編碼掩模原理制備多層浮雕結(jié)構(gòu)復(fù)合膜層的方法， 其特征在于所述步驟(4)中定向沉積的方法為電子束蒸鍍、熱蒸鍍、或激光沉積。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于移動(dòng)編碼掩模原理制備多層浮雕結(jié)構(gòu)復(fù)合膜層的方法，其特征在于所述步驟(4)中定向沉積的膜料為銀、銅、鋁、鉻、金、二氧化硅、硅、玻璃、砷化鎵、氮化鎵或氧化鋁。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于移動(dòng)編碼掩模原理制備多層浮雕結(jié)構(gòu)復(fù)合膜層的方法，其特征在于所述步驟(4)中基片上各平行于Y方向的直線上沉積的膜層厚度與掩模上正對(duì)該直線的開孔高度g(Xi)成正比，即f (x) = kg(x)，其中k為一常數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于移動(dòng)編碼掩模原理制備多層浮雕結(jié)構(gòu)復(fù)合膜層的方 法，其特征在于所述步驟(5)中各層浮雕結(jié)構(gòu)膜層的厚度分布相同或成比例時(shí)，采用的掩模具有相同的掩模開孔或掩模開孔在Y方向的高度成比例；不同膜層的厚度分布不相同且不成比例時(shí)，則使用不同開孔的掩模。
全文摘要
一種基于移動(dòng)編碼掩模原理制備多層浮雕結(jié)構(gòu)復(fù)合膜層的方法，其特征在于由所制備膜層的厚度分布函數(shù)得到對(duì)應(yīng)的掩模開孔函數(shù)，確定掩模開孔的形狀和幾何尺寸；沿掩模移動(dòng)方向，在掩模上周期性地制備出此開孔；在膜料沉積過程中移動(dòng)掩模，由掩模開孔的形狀和幾何尺寸控制此膜層各沉積區(qū)域的膜厚分布；重復(fù)以上步驟，通過更換掩模和膜料，可連續(xù)沉積多層不同材料和厚度分布的浮雕結(jié)構(gòu)膜層。該方法結(jié)合了移動(dòng)掩模技術(shù)和定向沉積技術(shù)，不需要經(jīng)過曝光、刻蝕等復(fù)雜工藝步驟就可以在基底上直接沉積得到一層或多層預(yù)定厚度分布的浮雕結(jié)構(gòu)膜層。
文檔編號(hào)G03F7/00GK101718952SQ20091024353
公開日2010年6月2日 申請日期2009年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月25日
發(fā)明者馮沁, 劉凱鵬, 劉堯, 劉玲, 方亮, 潘麗, 王長濤, 羅先剛, 邢卉 申請人:中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所