近年来,对多光谱成像的需求的爆炸已经加上该行业的不可满足的重量减少需求,通过大大增加对生产这些系统中使用的光学过滤器的更复杂方法的需求。一种符合减少多光谱系统重量的挑战的一种方法是通过在单个基板上或直接在CCD本身上图案化过滤器阵列来消除光束分离光学器件和多个检测器。

传统方法

金属触点掩模是在单个基材上以图案化形式施加一个或多个涂层的传统方法。对于许多应用,由不锈钢等材料制成的金属面罩是相对便宜的制造,易于使用,并且能够承受与稳定和耐用的光学涂层的真空沉积相关的真空工艺条件。然而,对于更复杂的应用,例如在单个基板上的多光谱图案化或直接在CCD上,如果允许在涂覆期间允许与其接触,则金属面罩昂贵。金属面膜也难以与基材对齐。当产生沉积的图案时,对准尤其具有挑战性,该沉积图案可以干净地对准,使其边缘接口与现有图案的边缘没有间隙或重叠。

用于产生多光谱滤波器的其他方法是类似的限制性的。涂覆各个基板,将这些基板切割成所需的尺寸,然后将它们粘合到基板以形成多光谱阵列是耗时的,昂贵和受到所涉及的过程的尺寸约束的耗时的限制。类似地,使用彩色玻璃或凝胶生产的多光谱过滤器不是非常耐用的,并且它们将设计者限制在可用彩色眼镜和凝胶的目录中。半导体工业使用直接蚀刻光刻和离子蚀刻来实现精细详细的图案。虽然这些技术非常适用于硅或基于硅基材料,但它们在图案化厚光学涂层中没有有效,而在图案化厚的光学涂层中,其包括两个或更多个全介电涂层材料的多层叠层。

抵抗抵抗

为了解决这些限制,沉积Sciences,Inc。开发了用于在单个基板上施加图案化的多光谱涂层的抗蚀剂剥离技术,或者在某些情况下直接在CCD的表面上施加图案化的多光谱涂层。自九十年代以来,这种技术已成功应用于DSI。涂层可以具有微米级特征,包括多达100个涂层,并满足严格的环境和耐用性标准。

使用抗蚀剂剥离的多光谱滤波器以裸露的清洁基板(图1)开始。然后用粘附促进剂处理基材,其有助于光致抗蚀剂粘附到基材上。如果不使用粘合促进剂,则光致抗蚀剂可以在该方法的后续步骤中分解。

在粘合促进剂之后,施加正光致抗蚀剂。施加的光致抗蚀剂的量由待沉积的涂层的厚度确定。如图2所示,抗蚀剂的厚度应比所需涂层略微厚,以便在去除光致抗蚀剂之后实现清洁涂覆边缘。光致抗蚀剂的体积和用于施加光致抗蚀剂的旋转速度决定了光致抗蚀剂的厚度。

在适当施加光致抗蚀剂的情况下,下一步是曝光。曝光时间取决于光致抗蚀剂的厚度;光致抗蚀剂较厚的曝光时间越长。选择正确的曝光率对于光致抗蚀剂去除后对涂层的边缘定义至关重要。过度暴露会导致较差的线定义和在暴露后阻碍沉积涂层和剥离。

图6. 100-mm晶片,具有四种图案化二向色涂层,如图7所示。
一旦所需的区域暴露,就去除曝光区域的抗蚀剂。这是在过程的发展步骤期间完成的。必须在开发步骤中进行护理,以避免损坏光致抗蚀剂的墙壁。光致抗蚀剂的过度开发将导致光致抗蚀剂边缘的圆角,这导致在光致抗蚀剂去除步骤期间损坏涂层。抗蚀剂的不开发将在要涂覆的图案区域中留下抗蚀剂残留物,导致剥离步骤期间涂层损坏。

图7.如图6的晶片上的四个滤波器中的每一个的光谱扫描(背面未被涂层)。
然后将具有图案化光致抗蚀剂掩模掩模的底物置于真空涂覆室中,其中完成所需涂层的受控沉积(参见图3)。沉积后,将涂覆的基材浸没在溶剂中,溶解光致抗蚀剂,允许涂层在光致抗蚀剂的顶部洗涤并留下所需的图案涂层。重复该过程,如图4和5所示,在同一基板上构造多个滤波器。

使用抗蚀剂剥离工艺成功且重复生产,具有小至5μm的特点的光学涂层,具有小至5μm的特点。已经使用抗蚀剂剥离成功地应用于单个基板或CCD多达四种模式。

图6中示出了含有数百个图案化过滤器的100mm晶片的一个例子,其厚度为10μm厚并产生升降方法。晶片在晶片上含有232个四色芯片和52大色焊盘。大型颜色焊盘用于验证晶片的整个表面上的四个涂层中的每一个的性能。每个滤色器的实际光谱性能如图7所示。

耐用性和稳定性

图6中讨论和所示的图案化的多光谱滤波器使用其专利的Microdryn®激活的溅射工艺涂覆DSI。在微型情况下,通过微波等离子体增强氧化物的反应溅射,其形成宽范围的氧物质(臭氧等)以增强反应过程。

在所有溅射技术中,溅射的靶原子具有大量能量,导致固有的硬涂层。通过硬涂层,我们的平均涂层比蒸发或PICVD产生的类似涂层具有更大的机械和热稳定性。由于与溅射涂层相关的低应力,通过该沉积技术成功地生产了与100μm一样厚的多层涂层。

微型溅射可沉积多种材料,包括合金和折射率折射率。该方法非常稳定,并允许通过该方法沉积的绝大多数涂层的厚度。

本文是由Michael Tommervik,Process Engineer,Senfosity Sciences,Inc。(Santa Rosa,CA)编写的。有关更多信息,请联系Tommervik先生此电子邮件地址受到垃圾邮件程序的保护。您需要启用Javascript来查看它。或者访问http://info.hotims.com/15134-200。


Photonics技yabovip16.com术简报杂志

本文首先出现在2008年7月期问题Photonics技yabovip16.com术简报杂志。

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