华东师范大学程亚获国家专利权
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龙图腾网获悉华东师范大学申请的专利一种基于飞秒光直写的金属剥离工艺制备波导方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116482804B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-22发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310399651.1,技术领域涉及:G02B6/13;该发明授权一种基于飞秒光直写的金属剥离工艺制备波导方法是由程亚;陈锦明;刘招祥设计研发完成,并于2023-04-14向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于飞秒光直写的金属剥离工艺制备波导方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于飞秒光直写的金属剥离工艺制备波导方法,利用飞秒光直写实现金属剥离来制备波导,其制备包括铌酸锂薄膜表面上镀二氧化硅薄膜、金属铬膜、飞秒激光直写铬膜层、反应离子刻蚀、磁控溅射镀铬膜和金膜、离子刻蚀、化学机械抛光等步骤。本发明方法制备流程利用金属剥离的方法实现厚金属掩模的制备,保证侧壁的光滑度,同时还结合了化学机械抛光技术侧壁光滑度以及离子刻蚀侧壁陡直度的优势,可实现性能优异的光波导结构的制备。
本发明授权一种基于飞秒光直写的金属剥离工艺制备波导方法在权利要求书中公布了:1.一种基于飞秒光直写的金属剥离工艺制备波导方法,其特征在于,该制备方法包括以下步骤: 步骤1)准备铌酸锂薄膜样品并镀二氧化硅以及铬膜 1.1)铌酸锂薄膜样品(1)包括三层:从上至下依次为300nm-900nm厚铌酸锂薄膜层(2)、1μm-10μm厚二氧化硅层(3)和100μm-1mm厚单晶硅衬底层(4); 1.2)在所述的铌酸锂薄膜层(2)表面镀500nm-2μm厚二氧化硅层(5); 1.3)在所述二氧化硅层(5)表面镀50nm-100nm厚的铬膜层(6); 步骤2)飞秒激光直写铬膜层及化学机械抛光铬膜侧壁 2.1)将铌酸锂薄膜样品(1)通过吸盘固定在可计算器编程控制的三维运动平台上,通过聚焦物镜将飞秒激光聚焦到所述铬膜层(6)表面,通过计算机程序驱动运动平台并控制飞秒激光直写铬膜层(6)形成50nm-100nm铬掩模版(7); 2.2)将飞秒激光直写后的铌酸锂薄膜样品(1)嵌入抛光盘后放置于抛光机内,使用20nm二氧化硅小球悬浮液的化学抛光液对其进行化学机械抛光,抛光垫以及抛光盘的转速分别为10rmin-200rmin与10rmin-200rmin、抛光液流速为10mLmin-200mLmin,控制抛光时间在30s-2min,改善所述的铬掩模版(7)的边缘粗糙度; 步骤3)清洗 3.1)将抛光后的铌酸锂薄膜样品(1)置于纯硫酸、纯双氧水体积配比2:1的溶液中,放入120℃油浴锅中加热10min-15min,然后放入去离子水中,在70℃超声清洗3min-5min,再放入水、纯氨水、纯双氧水体积配比5:1:1溶液中,在70℃超声清洗10min-15min,最后再放入去离子水中,在70℃超声清洗3-5min; 步骤4)磁中性环路放电-反应离子刻蚀二氧化硅层 4.1)将清洗后的铌酸锂薄膜样品(1)放置于磁中性环路放电离子刻蚀气腔中,将500nm-2μm厚的二氧化硅层(5)刻穿; 4.2将磁中性环路放电离子刻蚀后的铌酸锂薄膜样品(1)放置于商业铬腐蚀液中,去除铬膜层(6); 步骤5)镀铬膜以及金膜 5.1)将铌酸锂薄膜样品(1)放入镀膜机镀400nm-1μm厚的铬膜(8); 5.2)于所述铬膜(8)上镀5nm-50nm厚的金膜(9); 步骤6)抛光金膜以及腐蚀铬膜、金膜以及二氧化硅层 6.1)利用化学机械抛光将表面金膜(9)去除,中心区域的金膜(9)由于离表面比较远很难被抛光到而被保留; 6.2用商业铬腐蚀液将除金膜(9)保护外的铬膜(8)去除; 6.3)用王水腐蚀金膜(9); 6.4)用氢氟酸腐蚀二氧化硅层(5),留下的铬膜(8)作为波导掩膜层; 步骤7)反应离子刻蚀 7.1)将完成步骤6)后的铌酸锂薄膜样品(1),再经过步骤3)清洗过程清洗后,放置于反应离子刻蚀机的腔室中,实现对所述铌酸锂薄膜样品(1)进行刻蚀,被所述波导掩膜层(8)保护下的铌酸锂薄膜不被离子刻蚀,其它未被波导掩膜层(8)保护的铌酸锂薄膜层(2)被高能等离子体轰击而被刻蚀,刻蚀深度为50nm-250nm,结束反应离子刻蚀后还残留150nm-950nm厚的波导掩膜层(8)作为下一步的掩模层; 步骤8)化学机械抛光 8.1)将反应离子刻蚀后的铌酸锂薄膜样品(1)嵌入抛光盘后放置于抛光机内,使用20nm二氧化硅小球悬浮液的化学抛光液对其进行化学机械抛光,抛光垫以及抛光盘的转速分别为10rmin-200rmin与10rmin-200rmin、抛光液流速为10mLmin-200mLmin,抛光过程中,在所述波导掩膜层(8)保护下的铌酸锂薄膜层(2)不被化学机械抛光刻蚀,其它未被所述波导掩膜层(8)保护的铌酸锂薄膜层(2)接触到抛光液被刻蚀厚度100nm-400nm; 8.2)用膜厚测量仪测量化学机械抛光后的刻蚀深度,当所述铌酸锂薄膜层(2)厚度为150nm-450nm后结束抛光; 步骤9)波导掩膜层化学腐蚀: 9.1)将化学机械抛光后的铌酸锂薄膜样品(1)放置于商业铬腐蚀液中,对铌酸锂薄膜层(2)表面的波导掩膜层(8)进行去除,得到波导结构。
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