一種增加石英片表面刻蝕粗糙度的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種增加石英片表面刻蝕粗糙度的方法，該方法首先在石英片表面蒸發(fā)一金屬掩蔽層，然后采用反應(yīng)離子蝕刻機(jī)對石英片表面進(jìn)行刻蝕，得到表面粗糙的石英片，實(shí)現(xiàn)石英片表面刻蝕粗糙度的增加。本發(fā)明提供的增加石英片表面刻蝕粗糙度的方法，實(shí)驗(yàn)的操作和控制簡單、方便，成本低，有效地增加了石英片表面刻蝕粗糙度。
【專利說明】一種增加石英片表面刻蝕粗糙度的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微細(xì)加工工藝【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體的說，涉及一種增加石英片表面刻蝕粗糙度的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]石英玻璃片，通常由石英玻璃切割磨制而成，其二氧化硅含量可達(dá)99.99%以上。硬度為莫式七級，具有耐高溫、熱膨脹系數(shù)低、耐熱震性和電絕緣性能良好等特點(diǎn)。通常為無色透明類，可見光透過率85%以上。石英玻璃從大的制作范圍上可以分為熔融石英玻璃和合成石英玻璃兩大類。耐熱性、透光性、電氣絕緣性、化學(xué)穩(wěn)定性都非常地優(yōu)良。此外石英玻璃片的光學(xué)性能也有其獨(dú)到之處，它既可以透過遠(yuǎn)紫外線，是所有透紫外材料最優(yōu)者，又可透過可見光可近紅外光譜。由于石英玻璃耐高溫，熱膨脹系數(shù)極小，化學(xué)穩(wěn)定性好，氣泡、條紋、均勻性、雙折射又可與一般光學(xué)玻璃媲美，所以它是在各種惡劣場合下工作具有高穩(wěn)定度光學(xué)系數(shù)的必不可少的光學(xué)材料。
[0003]石英玻璃片的形成是由于其熔體高溫黏度很高引起的結(jié)果。用于制作半導(dǎo)體、電光源器、半導(dǎo)通信裝置、激光器，光學(xué)儀器，實(shí)驗(yàn)室儀器、電學(xué)設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備和耐高溫耐腐蝕的化學(xué)儀器、化工、電子、冶金、建材以及國防等工業(yè)，應(yīng)用十分廣泛。
[0004]表面粗糙的石英片可用于光學(xué)系統(tǒng)中，可以有效的降低干涉成像系統(tǒng)中光場的相干性，有效的抑制相干噪聲。其次表面粗糙的石英玻璃可以提高附著薄膜的保持性，提高與其他部件結(jié)合面的氣密性，以及隔熱性等。
[0005]現(xiàn)階段通過采用有機(jī)械噴砂、手工研磨、以及使用氫氟酸溶液等方法可以增加石英片表面的粗糙度。機(jī)械噴砂的原理是噴砂是采用壓縮空氣為動力，以形成高速噴射束將噴料(銅礦砂、石英砂、金剛砂、鐵砂、海砂)高速噴射到被需處理工件表面，使工件表面的外表面的外表或形狀發(fā)生變化，由于磨料對工件表面的沖擊和切削作用，使工件的表面獲的一定的清潔度和不同的粗糙度，但是在光學(xué)系統(tǒng)中由于石英片較薄、易碎所以并不適合采用該方法。手工打磨可以通過砂紙按照一個方向打磨的方法來增加表面粗糙度但缺點(diǎn)是速度太慢。化學(xué)溶劑腐蝕表面則是通過氫氟酸腐蝕氧化硅的方法來增加表面粗糙度但是腐蝕后的石英表面過于光滑不利于涂層粘接。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006](一 )要解決的技術(shù)問題
[0007]有鑒于此，本發(fā)明的目的是提出一種增加石英片表面刻蝕粗糙度的方法，以解決制作工藝的復(fù)雜性、成本以及表面的刻蝕度不夠等問題。
[0008]( 二 )技術(shù)方案
[0009]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種增加石英片表面刻蝕粗糙度的方法，該方法首先在石英片表面蒸發(fā)一金屬掩蔽層，然后采用反應(yīng)離子蝕刻機(jī)對石英片表面進(jìn)行刻蝕，得到表面粗糙的石英片，實(shí)現(xiàn)石英片表面刻蝕粗糙度的增加。
[0010]上述方案中，所述在石英片表面蒸發(fā)一金屬掩蔽層是通過電子束蒸發(fā)設(shè)備實(shí)現(xiàn)的。
[0011]上述方案中，所述金屬掩蔽層是鉻、鎳、鋁、白金、金或鎢。
[0012]上述方案中，所述金屬掩蔽層的厚度為1-10納米。所述金屬掩蔽層在石英片表面并沒有成為膜狀，而是以金屬碎末的形式隨機(jī)散亂分布在石英片表面。
[0013]上述方案中，所述采用反應(yīng)離子蝕刻機(jī)對石英片表面進(jìn)行刻蝕，由于反應(yīng)離子刻蝕機(jī)對不同材料的刻蝕速率不同，所以有金屬掩蔽層部分和沒有金屬掩蔽層部分的刻蝕速率是不同的，最后導(dǎo)致不同位置的石英的刻蝕深度不同，得到表面粗糙的石英片。
[0014]上述方案中，所述采用反應(yīng)離子蝕刻機(jī)對石英片表面進(jìn)行刻蝕，刻蝕氣體為三氟甲烷(CHF3)氣體或者氬氣(Ar)與三氟甲烷(CHF3)的混合氣體。其中，采用氬氣(Ar)與三氟甲烷(CHF3)的混合氣體對石英片表面進(jìn)行刻蝕，其刻蝕條件為:Ar的刻蝕流量為40~60毫升每分(SCCM) ,CHF3的刻蝕流量為100-150毫升每分(SCCM)，反應(yīng)功率為200W-400W，起輝功率為500W-1000W，刻蝕速率ν = 50nm/min。采用三氟甲烷(CHF3)氣體對石英片表面進(jìn)行刻蝕，其刻蝕條件為=CHF3的刻蝕流量為20-80毫升每分(SCCM)，反應(yīng)功率為50W-100W，起輝功率為1000W，刻蝕速率ν = 372nm/min。
[0015](三)有益效果
[0016]與傳統(tǒng)的制作技術(shù)相比，上述技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0017](I)在刻蝕石英片前，只需蒸發(fā)一層薄薄的金屬掩蔽層，使其不成膜即可，操作和控制簡單方便。
[0018](2)本發(fā)明提供的增加石英片表面刻蝕度的方法，采用等離子體刻蝕機(jī)的氬氣和三氟甲烷進(jìn)行刻蝕，通過刻蝕二氧化硅和薄金屬掩蔽層的速度不同而達(dá)到增加石英片表面的刻蝕度，操作簡單方便，時間短，成本低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明提供的石英片蒸發(fā)金屬掩蔽層后表面金屬不成膜的示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明提供的增加石英片表面刻蝕粗糙度的三維示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0022]本發(fā)明提供了一種增加石英片表面刻蝕粗糙度的方法，該方法首先在石英片表面蒸發(fā)一金屬掩蔽層，然后采用反應(yīng)離子蝕刻機(jī)(RIE)對石英片表面進(jìn)行刻蝕，得到表面粗糙的石英片，實(shí)現(xiàn)石英片表面刻蝕粗糙度的增加。
[0023]其中，所述在石英片表面蒸發(fā)一金屬掩蔽層是通過電子束蒸發(fā)設(shè)備實(shí)現(xiàn)的。所述金屬掩蔽層是鉻、鎳、鋁、白金、金或鎢。所述金屬掩蔽層的厚度為1-10納米，由于1-1Onm的金屬掩蔽層的厚度太小，使得石英襯底表面的金屬掩蔽層并不成膜狀，而是分散成大小不同的塊狀金屬層隨機(jī)散亂的分布于石英襯底的表面。
[0024]所述采用反應(yīng)離子蝕刻機(jī)對石英片表面進(jìn)行刻蝕，由于反應(yīng)離子刻蝕機(jī)對不同材料的刻蝕速率不同，某些被金屬掩蔽層覆蓋的位置在刻蝕時會刻蝕的相對緩慢，而剩下裸露出來的并沒有被金屬掩蔽層覆蓋的部分則會刻蝕的相對快一些，所以有金屬掩蔽層部分和沒有金屬掩蔽層部分的刻蝕速率是不同的，最后導(dǎo)致不同位置的石英的刻蝕深度不同，得到表面粗糙的石英片。
[0025]所述采用反應(yīng)離子蝕刻機(jī)對石英片表面進(jìn)行刻蝕，刻蝕氣體為三氟甲烷(CHF3)氣體或者氬氣(Ar)與三氟甲烷(CHF3)的混合氣體。其中:
[0026]條件1:采用氬氣(Ar)與三氟甲烷(CHF3)的混合氣體對石英片表面進(jìn)行刻蝕，其刻蝕條件為:Ar的刻蝕流量為40~60毫升每分(SCCM)，CHF3的刻蝕流量為100-150毫升每分(SCCM)，反應(yīng)功率為200W-400W，起輝功率為500W-1000W，刻蝕速率v = 50nm/min ；
[0027]條件2:采用三氟甲烷(CHF3)氣體對石英片表面進(jìn)行刻蝕，其刻蝕條件為=CHF3的刻蝕流量為20-80毫升每分(SCCM)，反應(yīng)功率為50W-100W，起輝功率為1000W，刻蝕速率ν=372nm/min。
[0028]經(jīng)過實(shí)驗(yàn)對比證實(shí)條件I為最佳的刻蝕條件，刻蝕厚度為500nm~I μ m。
[0029]制作表面粗糙的石英片的制作工藝流程為:在石英襯底上蒸發(fā)1-1Onm金屬掩蔽層做為刻蝕的掩蔽層，蒸發(fā)后石英片表面的金屬掩蔽層結(jié)構(gòu)如圖1所示；然后通過等離子體刻蝕機(jī)的氬氣和三氟甲烷刻蝕石英片，刻蝕的示意圖如圖2所示。
[0030]以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種增加石英片表面刻蝕粗糙度的方法，其特征在于，該方法首先在石英片表面蒸發(fā)一金屬掩蔽層，然后采用反應(yīng)離子蝕刻機(jī)對石英片表面進(jìn)行刻蝕，得到表面粗糙的石英片，實(shí)現(xiàn)石英片表面刻蝕粗糙度的增加。
2.如權(quán)利要求1所述的增加石英片表面粗糙度的方法，其特征在于，所述在石英片表面蒸發(fā)一金屬掩蔽層是通過電子束蒸發(fā)設(shè)備實(shí)現(xiàn)的。
3.如權(quán)利要求1所述的增加石英片表面粗糙度的方法，其特征在于，所述金屬掩蔽層是鉻、鎳、招、白金、金或鶴。
4.如權(quán)利要求1所述的增加石英片表面粗糙度的方法，其特征在于，所述金屬掩蔽層的厚度為1-10納米。
5.如權(quán)利要求4所述的增加石英片表面粗糙度的方法，其特征在于，所述金屬掩蔽層在石英片表面并沒有成為膜狀，而是以金屬碎末的形式隨機(jī)散亂分布在石英片表面。
6.如權(quán)利要求1所述的增加石英片表面粗糙度的方法，其特征在于，所述采用反應(yīng)離子蝕刻機(jī)對石英片表面進(jìn)行刻蝕，由于反應(yīng)離子刻蝕機(jī)對不同材料的刻蝕速率不同，所以有金屬掩蔽層部分和沒有金屬掩蔽層部分的刻蝕速率是不同的，最后導(dǎo)致不同位置的石英的刻蝕深度不同，得到表面粗糙的石英片。
7.如權(quán)利要求1所述的增加石英片表面粗糙度的方法，其特征在于，所述采用反應(yīng)離子蝕刻機(jī)對石英片表面進(jìn)行刻蝕，刻蝕氣體為三氟甲烷(CHF3)氣體或者氬氣(Ar)與三氟甲烷(CHF3)的混合氣體。
8.如權(quán)利要求7所述的增加石英片表面粗糙度的方法，其特征在于，采用氬氣(Ar)與三氟甲烷(CHF3)的混合氣體對石英片表面進(jìn)行刻蝕，其刻蝕條件為: Ar的刻蝕流量為40~60毫升每分(SCCM)，CHF3的刻蝕流量為100-150毫升每分(SCCM)，反應(yīng)功率為200W-400W，起輝功率為500W-1000W，刻蝕速率v = 50nm/min。
9.如權(quán)利要求7所述的增加石英片表面粗糙度的方法，其特征在于，采用三氟甲烷(CHF3)氣體對石英片表面進(jìn)行刻蝕,其刻蝕條件為: CHF3的刻蝕流量為20-80毫升每分(SCCM)，反應(yīng)功率為50W-100W，起輝功率為1000W，刻蝕速率ν = 372nm/min。
【文檔編號】C03C15/00GK104176943SQ201310198743
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2013年5月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月24日
【發(fā)明者】謝常青, 付杰, 朱效立, 李海亮, 劉明 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所