[發(fā)明專利]一種掩膜刻蝕制備亞波長周期性陣列的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110011281.0
• 申請日: 2021-01-05
• 公開（公告）號: CN112758887A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱嘉;陳鑫杰;朱鵬臣
• 申請（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;G02B1/118
• 代理公司: 南京知識律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 萬婧

本發(fā)明屬于微納米材料光學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種玻璃表面修飾掩膜進(jìn)行刻蝕亞波長周期性陣列的方法。一種掩膜刻蝕制備亞波長周期性陣列的方法，包括以下步驟：將硅酸鹽玻璃原片分別用丙酮、乙醇、去離子水、乙醇清洗、烘干；用勻膠機(jī)選取乙醇乙二醇分散好的二氧化硅分散液，其中二氧化硅小球直徑在200?500nm；待分散液中溶劑揮發(fā)完成；在等離子體刻蝕倉中進(jìn)行刻蝕，刻蝕氣體CHF₃、CF₄任意一種或二者的組合，流量為45?80sccm，刻蝕功率為75?90W；清洗、烘干。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：工藝簡單；可以在不同種類的玻璃表面制備均勻亞波長微結(jié)構(gòu)；減低反射效果好，單面空氣?玻璃反射從5.5％有效降低到3.2％以下，利于實(shí)現(xiàn)光學(xué)元件的集成。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微納米材料光學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種玻璃表面修飾掩膜進(jìn)行刻蝕亞波長周期性陣列的方法。

背景技術(shù)

顯示產(chǎn)品在當(dāng)代信息化社會已是不可或缺的重要一環(huán)，作為信息的輸出顯示工具，顯示器件參與著人眼和機(jī)器交互的重要環(huán)節(jié)。顯示器件的表面反光是一直光學(xué)玻璃普遍存在的問題，表面反光是由于空氣折射率與玻璃折射率之間的折射率差異導(dǎo)致的，普通玻璃的反射大致在6％-8％左右。傳統(tǒng)減小玻璃表面反射的方法是在玻璃表面鍍單層膜，計(jì)算得到最優(yōu)膜層折射率為1.22，但是目前最低介質(zhì)折射率在1.35左右，并且單層膜只對單波長的光有明顯的干涉相消作用，對其它部分的光效果減反射作用不是很明顯，并且距離中心波長越遠(yuǎn)反射減小效果越弱；因此鍍膜技術(shù)逐漸發(fā)展為多層鍍膜，通過調(diào)控多層膜的材料和厚度可以得到一個(gè)最優(yōu)的折射率匹配從而有最低的反射率；但是真空鍍膜技術(shù)成本太高工藝復(fù)雜，并且混合鍍膜可能會造成鍍出來的膜層質(zhì)量不純導(dǎo)致光譜偏差。另一種使用類似化學(xué)刻蝕的方法在表面制備得到無序凹坑，從而達(dá)到較薄一層的折射率漸變，但是化學(xué)腐蝕液中含氟離子在處理過程中對環(huán)境有很大的污染，并且NaHAsO₄等溶液對人體本身也有較大的危害。

亞波長表面微納結(jié)構(gòu)也可以作為折射率漸變層來減小空氣-玻璃界面的反射，可以通過調(diào)節(jié)微納結(jié)構(gòu)的一系列參數(shù)來得到相應(yīng)的折射率匹配，并且由于有空氣隙存在，也具有一定的疏水抗污效果。所得的減反玻璃可以廣泛應(yīng)用于建筑幕墻，溫室墻體等等，可以有效減小光污染，提高太陽光利用率。但是由于微結(jié)構(gòu)加工的方法有限，電子束平版印刷EBL，聚焦離子束刻蝕FIB雖然能準(zhǔn)確地刻蝕出微納結(jié)構(gòu)陣列，但是均不適用于大面積的表面微納結(jié)構(gòu)的加工，此外使用電子束離子束加工成本昂貴，工序也較為復(fù)雜。也有使用過自掩膜刻蝕的方法，但是其隨機(jī)生成的無序排布不能達(dá)到后續(xù)的特定制備需要。

專利號201410546087.2，公開日為2017年5月3日的中國專利《自掩膜制備隨機(jī)亞波長寬帶減反射微結(jié)構(gòu)的方法》公開了一種自掩膜制備隨機(jī)亞波長寬帶減反射微結(jié)構(gòu)的方法，將玻璃基體置于具有混合反應(yīng)氣體的反應(yīng)室中實(shí)施等離子體刻蝕制程，通過控制刻蝕參數(shù)使刻蝕過程中在玻璃基體的表面生成的納米級島狀聚合物薄膜作為刻蝕過程的掩膜，以使在所述的玻璃基體的表面生成隨機(jī)分布的折射率漸變的錐形減反射微納結(jié)構(gòu)。使用該方法制備的掩膜步驟復(fù)雜，且減反射率不高。

申請?zhí)?01510093021.7，公開日為2015年6月10日的中國發(fā)明專利申請《二氧化硅光刻膠掩膜制備黑硅的方法》公開了一種二氧化硅光刻膠掩膜制備黑硅的方法，屬太陽能電池制備領(lǐng)域。在硅片加工過程中，先制備含有二氧化硅顆粒的光刻膠，然后利用勻膠機(jī)在硅片表面甩膠，形成掩膜層，取出后使用曝光機(jī)進(jìn)行曝光，將曝光后的硅片放置在酸堿溶液中或等離子環(huán)境下刻蝕，經(jīng)清洗脫膜后，在硅片表面形成規(guī)則且有規(guī)律的絨面的方法。使用該方法制備的絨面是現(xiàn)有技術(shù)中較為常見的工藝，減反射率一般。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高效低成本的基于表面二氧化硅小球掩膜刻蝕的均勻表面亞波長微納陣列制備方法，可使玻璃在可見波段反射降低至3％左右。

一種掩膜刻蝕制備亞波長周期性陣列的方法，包括以下步驟：

(1)將硅酸鹽玻璃原片分別用丙酮、乙醇、去離子水、乙醇清洗、烘干；