[發(fā)明專利]一種用于離子交換的玻璃基材的掩膜工藝

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210093645.5
• 申請(qǐng)日: 2012-03-31
• 公開（公告）號(hào): CN102590944A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王明華;楊建義;王毅強(qiáng);郝寅雷;商惠琴
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海光芯集成光學(xué)股份有限公司
• 主分類號(hào): G02B6/134
• 分類號(hào): G02B6/134;G02B6/136;G02B6/13
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 蔣亮珠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及掩膜工藝，尤其涉及用于離子交換的玻璃基材的掩膜工藝及相關(guān)掩膜材料的選擇。

背景技術(shù)

光纖通信技術(shù)是當(dāng)今信息社會(huì)信息傳送的支撐技術(shù)。無源光網(wǎng)絡(luò)是解決光纖到戶的主流技術(shù)，發(fā)展迅速。這其中對(duì)無源光分路器提出了巨大需求。平面集成光路(PLC)技術(shù)是制備光分路器的主流技術(shù)，而玻璃基離子交換PLC技術(shù)具有器件性能優(yōu)、制備成本低等優(yōu)勢(shì)。在玻璃基離子交換PLC技術(shù)中，用于離子交換的玻璃基材的掩膜工藝是其中的基本工藝，它要求在滿足成膜方便、制備簡(jiǎn)單的基本掩膜工藝要求基礎(chǔ)上，更是要求能夠滿足玻璃基離子交換的特殊要求，這包括能夠適應(yīng)離子交換的工藝溫度、能夠耐受離子交換的熔鹽(即不會(huì)與熔鹽發(fā)生反應(yīng))、不會(huì)與玻璃材料發(fā)生反應(yīng)、能夠容易地從玻璃基材上去除。用于玻璃基材的傳統(tǒng)掩膜材料是金屬鋁，具有易成膜、易腐蝕等特點(diǎn)，但研究中發(fā)現(xiàn)，金屬鋁膜作為掩膜材料，會(huì)與熔鹽和玻璃基材發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致掩膜形成的圖形邊緣偏移，或是在邊緣附近的玻璃表層置換出金屬銀，形成“銀線”，這最終導(dǎo)致PLC玻璃光波導(dǎo)損耗上升、制備重復(fù)性差等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種損耗低、重復(fù)性好的用于離子交換的玻璃基材的掩膜工藝。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種用于離子交換的玻璃基材的掩膜工藝，主要工藝步驟包括：(一)玻璃基材表面清洗；(二)掩膜材料成膜；(三)圖形轉(zhuǎn)移；其特征在于，所用的掩膜材料為與熔融銀鹽和玻璃基材不發(fā)生反應(yīng)的介質(zhì)材料或者金屬材料或者聚合物材料。

所述的介質(zhì)材料為Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂、CuO、TiO₂、SiN中的一種或幾種的混合。

所述的介質(zhì)材料用作掩膜材料成膜采用電子束熱蒸發(fā)沉積、或者濺射沉積、或者化學(xué)汽相沉積、或者Sol-Gel旋涂；掩膜材料成膜所得掩膜的厚度為50nm-1μm，圖形轉(zhuǎn)移時(shí)，對(duì)掩膜材料進(jìn)行刻蝕采用濕法腐蝕或者干法刻蝕方法。

所述的金屬材料為Au、Ag、Pt、Ti中的一種或幾種的混合。

所述的金屬材料用作掩膜材料成膜采用電子束熱蒸發(fā)沉積、或者濺射沉積、或者化學(xué)汽相沉積；掩膜材料成膜所得掩膜的厚度為50nm-1μm，圖形轉(zhuǎn)移時(shí)，對(duì)掩膜材料進(jìn)行刻蝕采用濕法腐蝕或者干法刻蝕方法。

所述的聚合物材料為聚酰亞胺及其衍生材料。

所述的聚合物材料用作掩膜材料成膜采用旋涂成膜、或者化學(xué)汽相沉積；掩膜材料成膜所得掩膜的厚度為50nm-1μm，圖形轉(zhuǎn)移時(shí)，對(duì)掩膜材料進(jìn)行刻蝕采用光敏曝光顯影方法或者干法刻蝕方法。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本發(fā)明用于離子交換的玻璃基材的掩膜工藝，可以避免掩膜與離子交換熔鹽和玻璃基材的反應(yīng)，在離子交換過程中可以制備出低損耗的離子交換光波導(dǎo)和PLC光分路器。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的基于光刻和刻蝕的用于離子交換的玻璃基材的掩膜工藝；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例2的基于光刻和剝離的用于離子交換的玻璃基材的掩膜工藝；

圖3為本發(fā)明所涉及的離子交換工藝裝置；

圖4為基于本發(fā)明的掩膜工藝所制備出的PLC玻璃基波導(dǎo)芯片。

圖中：11為玻璃基材、12為掩膜材料、13為光刻膠、14為光刻版、21為帶掩膜的玻璃基材、22為離子交換用熔鹽、23為離子交換容器、31為離子交換后的玻璃基材、32為玻璃基材中的光波導(dǎo)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

實(shí)施例1

如圖1所示，一種用于離子交換的玻璃基材的掩膜工藝，從(a)到(f)的過程為掩膜材料的沉積生長(zhǎng)、形成的掩膜材料薄膜、完成光刻膠旋涂后的玻璃基材、掩膜材料表面的光刻、掩膜材料表面光刻后的玻璃基材、利用光刻膠掩膜刻蝕后的制備出用于離子交換的玻璃基材的掩膜。在完成對(duì)玻璃基材11表面的清洗后，采用LPCVD的方法，在玻璃基材表面沉積生長(zhǎng)300nm厚(要能夠足以阻擋離子交換熔鹽直接透過薄膜到達(dá)玻璃基材表面，典型值)的SiN薄膜12；在玻璃基材的SiN薄膜表面旋涂光刻膠13，用光刻版14進(jìn)行光刻獲得帶有光刻膠窗口的圖案，形成光刻膠掩膜；在對(duì)光刻后的玻璃基材進(jìn)行堅(jiān)膜后，利用光刻膠掩膜，對(duì)SiN薄膜進(jìn)行干法刻蝕，完成帶有離子交換窗口的SiN薄膜掩膜圖案形成，獲得用于離子交換的玻璃基材表面的SiN掩膜。