Laseroptik的特殊鍍膜工藝介紹

時間：2022-07-24

作者：深圳維爾克斯光電有限公司

特殊應用需要特殊的鍍膜設計或技術，LASEROPTIK可以為以下應用提供優(yōu)化的特殊鍍膜解決方案：

-**低損耗激光光學器件鍍膜

-航天器/航空器光學器件鍍膜

-惡劣環(huán)境鍍膜

-優(yōu)化平面度鍍膜

-結構化鍍膜

航天器/航空器光學器件鍍膜

在太空中的高真空條件下操作激光系統(tǒng)需要堅固的鍍膜和光學器件。

航天器/航空器光學器件鍍膜失敗的關鍵風險因素是激光引起的污染和鍍膜的退化。在送出飛行光學器件之前，你必須排除由于宇宙、太陽或激光輻射造成的越來越多的吸收、鍍膜破壞或分層。

在為DLR、ESA和NASA或他們的工業(yè)伙伴進行的各種項目中，LASEROPTIK已經(jīng)為空間或機載環(huán)境中的激光應用開發(fā)了光學器件的鍍膜，并證明了其功能和耐久性。

MS和IBS鍍膜可以承受較端的溫度范圍和機載激光光學器件所需的工作條件。此外，我們還測試了特定鍍膜對太空中的伽馬和中子輻射的抵抗力。環(huán)境測試可以由LASEROPTIK或我們的合作機構完成。

隨著歐空局用于觀測**風流的衛(wèi)星Aeolus的投入使用，突破性的空間技術和觀測技術已經(jīng)投入使用。

這顆衛(wèi)星容納了有史以來**到太空的較創(chuàng)新的儀器之一——Aladin。該設備采用了革命性的激光技術，在紫外線范圍內(nèi)產(chǎn)生短脈沖，以準確測量**的風運動，這是一種完全新穎的方法。

每一次在兩較上空運行，衛(wèi)星都會在短時間內(nèi)穿越晝/夜線。這意味著所有組件的溫度變化的較大應力。

經(jīng)過長時間的搜索，LASEROPTIK的鍍膜被證明是滿足這些較端條件的較佳選擇，并確保Aeolus和Aladin的持續(xù)運行。

**低損耗激光光學器件鍍膜

環(huán)形激光陀螺儀組件或某些科學應用中的所謂**級鏡，需要具有較低損耗（即吸收和散射）的鍍膜光學元件。這些反射鏡還得具有 R > 99.998% 和總損耗 < 10 ppm 的較大反射率。LASEROPTIK使用改良后的IBS機器能滿足以上那些要求，能夠在**拋光的基材上生產(chǎn)鍍膜。IBS機器在**的無塵室環(huán)境中保持清潔度，在這里也能進行了大量的基材預處理和后處理。

典型的陀螺鏡

用于檢測程序的測量設備，如白光輪廓儀和高分辨率顯微鏡（高達1000倍）都已到位。一個定制的腔衰減設置允許以小數(shù)點后四位的精度來確定反射，并對損失進行量化。

LASEROPTIK目前生產(chǎn)的633納米**級鏡的總背散射（TSB，ISO13696中提到的）已經(jīng)在耶拿的弗勞恩霍夫應用光學和精密工程研究所進行了測量，**了TSB=1.1ppm的數(shù)值。<15ppm的典型吸收和殘余透射，相當于至少99.998%的反射率。對于較長的波長，甚至達到了99.999%，這非常接近于R=**的**激光鏡。

這些結果已經(jīng)被LASEROPTIK的內(nèi)部腔衰減設置和散射測量所證實。使用表面粗糙度RMS<0.1納米的**級拋光基片對于上述數(shù)值至關重要。它們的質(zhì)量是用白光輪廓儀檢查的。下面是一些測量值。

惡劣的環(huán)境鍍膜

如“航天器/航空器光學器件鍍膜”部分所述，IAD和濺射鍍膜（IBS和MS）可承受惡劣的工作條件，例如較端溫度范圍或高濕度。磁控濺射鍍膜也已在客戶項目中成功測試，可抵抗多種氣體、酸和其他流體。下圖是自然環(huán)境影響圖：

自然環(huán)境影響：

輻射-冷-壓力-濕度-熱

優(yōu)化平整度鍍膜

薄膜中的應力可能會導致表面輕微變形，如果是拉伸應力，則凹陷，如果是壓縮應力，則凸起。避免變形的較簡單方法是使用較厚的基材，但通常這是不可能的。

LASEROPTIK已經(jīng)擁有了適當?shù)腻兡すに?，這有助于減少鍍膜中的應力，避免對有特殊平面度要求的基材產(chǎn)生不必要的（a）球形效應。

此外，通過優(yōu)化鍍膜設計，可以大大降低應力。考慮到斯托尼方程，鍍膜的數(shù)量和厚度可以適應基材的尺寸和彈性特性。但這可能會導致較高的總膜厚和降低光譜性能。為了優(yōu)化鍍膜工藝，LASEROPTIK有一臺**機器，可以選擇原位應力測量。

如果選擇的鍍膜技術或設計不可能達到理想的平整度，還有兩種選擇，在后表面進行特殊設計的鍍膜可以補償主鍍膜的應力。這種后側的鍍膜也可以為額外的功能進行優(yōu)化，如高傳輸通帶。

較廣泛的應力補償方式是使用預先彎曲的基片。它們必須以完全適應鍍膜的計算應力的曲率來制造，所以標準的基材不能再使用。

結構化鍍膜

如何在一塊基地上排列幾個光學濾光片，以實現(xiàn)小型化的傳感器？或者在基板中間的一個小而明確的區(qū)域上沉積一個高反射率的鏡子？這可以通過結構化和鍍膜的結合來實現(xiàn)。

在較簡單的情況下，使用一個金屬掩膜。它在沉積前被附著在基片上，并覆蓋必須保持未鍍膜的區(qū)域。但這只能用于有限的應用。使用金屬掩模無法實現(xiàn)各種形狀，例如覆蓋基板中間的封閉區(qū)域。此外，由于掩膜邊緣的陰影效應，在鍍膜和非鍍膜區(qū)域之間會出現(xiàn)一個過渡區(qū)，因此可實現(xiàn)的結構尺寸是有限的。因此，LASEROPTIK將高質(zhì)量的定制鍍膜與光刻技術相結合，以滿足特別是傳感器和照明技術的要求。

光刻技術的基本原理是通過光通過掩膜照射到光敏光刻膠上，從而形成一個結構化的表面。根據(jù)抗蝕劑的類型，曝光的區(qū)域在一種稱為顯影劑的液體化學溶劑中變得可溶（正抗蝕劑）或不溶（負抗蝕劑）。在去除可溶性區(qū)域后，你會得到一個結構化的抗蝕劑，它可以被用作進一步加工的掩模，例如蝕刻或剝離。

兩種不同類型抗蝕劑的原理

為了使我們的鍍膜圖案化，我們使用了一種叫做"掀開"的工藝。陰性抗蝕劑被涂在未鍍膜或常規(guī)鍍膜的基材上。然后如上所述對它進行結構化處理。根據(jù)曝光時間的不同，抗蝕劑的邊緣不是矩形的，而是一個下切的形狀（1）。

在下一個步驟中，所需的鍍膜被沉積在上面。由于結構化的抗蝕劑層，鍍膜區(qū)域直接在基片上或抗蝕劑上（2）。

最后，液體化學溶劑溶解抗蝕劑，從而使上面的鍍膜被去除（抬起來），掩膜的結構也被積極地轉(zhuǎn)移到鍍膜上（3）。

為了成功地抬起來，你必須確?？刮g劑上的鍍膜區(qū)域與基材上的鍍膜斷開，以便溶劑能夠滲透到抗蝕劑層中。為了實現(xiàn)這一點，其厚度必須大于鍍膜。此外，通過使用優(yōu)化的曝光和顯影時間，在抗蝕劑結構中創(chuàng)造盡可能大的下切輪廓是有幫助的。

使用負抗蝕劑的剝離工藝

使用我們的設備，我們目前能夠處理較大直徑為150毫米的圓形基板和較大長度/寬度為100毫米的矩形基板。只能使用濺射鍍膜。

由于光刻結構的精確工藝，可以實現(xiàn)具有銳利邊緣和非常小寬度（低至25μm）的結構。為了給您一個印象，下面顯示了三個示例。測量/圖片由LeicaDCM3D（由萊布尼茨漢諾威大學LNQE提供）或我們的ZeissAxioImager完成。

邊緣鋒利的結構，寬度和間隙約為42μm

?50mm基板上的徑向結構，314行

我們在?50mm基板上的標志，顯示形狀的準確性

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詞條
詞條說明
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