一種基于聚甲基苯基硅烷/聚甲基丙烯酸芐酯共聚物光波導(dǎo)的微反射鏡制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于聚甲基苯基硅烷/聚甲基丙烯基芐酯共聚物光波導(dǎo)的微反射鏡的制作方法，其先在基板表面鍍上銅膜，然后在銅膜表面形成SU?8膠下包層，在SU?8膠下包層上形成聚甲基苯基硅烷?聚甲基丙烯基芐酯層后，經(jīng)紫外曝光形成光波導(dǎo)芯層結(jié)構(gòu)，再在芯層上形成SU?8膠上包層，使用90度V形倒角的金剛石砂輪刀片沿垂直于光波導(dǎo)的方向切割，在光波導(dǎo)的端面形成45°微反射鏡結(jié)構(gòu)，最后通過(guò)腐蝕液將微反射鏡下的銅膜腐蝕后，得到剝離下的微反射鏡；整個(gè)工藝過(guò)程簡(jiǎn)單、可控，制得的微反射鏡具有較低的反射損耗。
【專利說(shuō)明】
一種基于聚甲基苯基硅烷/聚甲基丙烯酸芐酯共聚物光波導(dǎo)的微反射鏡制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及高分子微反射鏡領(lǐng)域，具體涉及基于一種微反射鏡的簡(jiǎn)易制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代通訊的迅猛發(fā)展，人們對(duì)光學(xué)通訊系統(tǒng)微型化、輕量化和集成化的要求越來(lái)越高，在現(xiàn)代微細(xì)加工技術(shù)的推動(dòng)下，微光學(xué)系統(tǒng)與微機(jī)電系統(tǒng)相互融合，產(chǎn)生了新型的微光機(jī)電系統(tǒng)(Micro-Opto-Electro-Mechanical System, M0EMS)。
[0003]在微光機(jī)電系統(tǒng)中，微反射鏡是一類重要元件，可用于光互連和光開關(guān)器件，很大程度上決定了整個(gè)系統(tǒng)性能的好壞。
[0004]基于高分子材料的微反射鏡具有廉價(jià)、易于校準(zhǔn)、與微機(jī)電系統(tǒng)的制作兼容的優(yōu)點(diǎn)，其在微光機(jī)電系統(tǒng)中的應(yīng)用受到了廣泛關(guān)注。
[0005]現(xiàn)有的微反射鏡制作方法較為復(fù)雜，一般都是在薄膜制備、光波導(dǎo)制備的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)一系列復(fù)雜工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)有的微反射鏡制備方法有激光蝕刻法、反應(yīng)離子蝕刻法和質(zhì)子束刻寫法等，這些方法使用的設(shè)備昂貴，且工藝過(guò)程繁瑣、工藝參數(shù)復(fù)雜，這就給微反射鏡的制備帶來(lái)了很大的難度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種微反射鏡的簡(jiǎn)易制備方法，其工藝過(guò)程簡(jiǎn)單、可控、且使用的設(shè)備成本低。
[0007]本發(fā)明解決上述問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為:基于聚甲基苯基硅烷/聚甲基丙烯基芐酯共聚物光波導(dǎo)的微反射鏡的制作方法，其特征在于以下步驟:
(1)選取表面為光學(xué)水平面的耐腐蝕基板，清洗，在100°C以上加熱烘干，除去表面水分；
(2)在基板的一側(cè)表面上鍍上一層銅膜；
(3)在銅膜表面旋涂SU-8膠，經(jīng)前烘、360nm以上波長(zhǎng)紫外光曝光和后烘處理后，形成化學(xué)和熱穩(wěn)定的SU-8膠下包層；
(4)在SU-8膠下包層表面旋涂聚甲基苯基硅烷-聚甲基丙烯基芐酯層，加熱蒸除溶劑；
(5)在聚甲基苯基硅烷-聚甲基丙烯基芐酯層上覆蓋遮光板，經(jīng)紫外光曝光，形成光波導(dǎo)芯層結(jié)構(gòu)；
(6)在曝光后的甲基苯基硅烷-聚甲基丙烯基芐酯層表面旋涂SU-8膠，經(jīng)前烘、360nm以上波長(zhǎng)紫外光曝光和后烘處理后，形成化學(xué)和熱穩(wěn)定的SU-8膠上包層；
(7)在垂直于光波導(dǎo)的方向，使用裝配有90度V形倒角金剛石砂輪刀片的劃片機(jī)切割光波導(dǎo)，在光波導(dǎo)的端面形成45°微反射鏡結(jié)構(gòu)；
(8)將微反射鏡下的銅膜通過(guò)三氯化鐵腐蝕液腐蝕、去除，將微反射鏡從基板表面剝離。
[0008]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:1)本發(fā)明方法的工藝流程簡(jiǎn)單、可控，工藝成本低，適宜推廣。
[0009]2)本發(fā)明方法分別使用SU-8膠層和聚甲基苯基硅烷-聚甲基丙烯基芐酯層作為包層和芯層，在形成SU-8膠包層時(shí)使用360nm以上波長(zhǎng)紫外光曝光，在形成光波導(dǎo)芯層時(shí)，使用光漂白法對(duì)聚甲基苯基硅烷-聚甲基丙烯基芐酯層紫外光照，由于SU-8膠對(duì)360nm以上波長(zhǎng)紫外光敏感，在固化后化學(xué)和物理性質(zhì)穩(wěn)定，而聚甲基苯基硅烷-聚甲基丙烯基芐酯對(duì)350nm以下的紫外光敏感，這一工藝過(guò)程有效地避免了芯層和包層形成時(shí)紫外光照的相互干擾。
[0010]3)使用90度V形倒角金剛石砂輪切割形成45°微反射鏡，反射鏡表面細(xì)膩、均勻，具有較低的插入損耗。
【附圖說(shuō)明】
[0011]
圖1為制備得到的微反射鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖1的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]
【具體實(shí)施方式】:
以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0013]本發(fā)明提出的基于聚甲基苯基硅烷/聚甲基丙烯基芐酯共聚物光波導(dǎo)的微反射鏡的制作方法，包括以下步驟:
(I)選取表面為光學(xué)水平面的耐腐蝕基板，清洗，在100°C以上加熱烘干，除去表面水分；
在本實(shí)施例中，基板采用尺寸為40毫米X 40毫米，1.6毫米厚度的耐腐蝕FR-4基板。
[0014]在本實(shí)施例中，對(duì)基板進(jìn)行清洗，然后加熱烘干的具體過(guò)程為:1.將基板浸入硫酸和雙氧水的混合溶液中，浸泡I小時(shí)；2.待浸泡完成后，將基板取出并浸入丙酮中，用超聲波清洗20分鐘;3.待清洗完成后，將基板取出并浸入甲醇中，用超聲波清洗5分鐘;4.待清洗完成后，將基板取出并浸入異丙醇中，用超聲波清洗5分鐘;5.將清洗干凈的基板放入烘箱中，以120 °C恒溫烘烤20分鐘。
[0015](2)采用真空濺射法在基板表面淀積一層銅膜，濺射條件為:銅靶純度99.99%，真空度3 X 10—3Pa，工作氣體為氬氣，氬氣純度99.9%，銅靶與基片的距離40mm，濺射功率128W，濺射時(shí)間30分鐘。
[0016](3)在銅膜表面旋涂SU-8膠，經(jīng)前烘、360nm以上波長(zhǎng)紫外光曝光和后烘處理后，形成化學(xué)和熱穩(wěn)定的SU-8膠下包層。
[0017]在本實(shí)施例中，SU-8膠下包層的旋涂分為兩個(gè)階段，第一階段的轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)/分，保持15s;第二階段的轉(zhuǎn)速為1500轉(zhuǎn)/分，保持60s。
[0018]在本實(shí)施例中，下包層采用水平熱板前烘，溫度850C，時(shí)間45分鐘；曝光采用360nm以上波長(zhǎng)紫外光接觸式，曝光時(shí)間為8分鐘，對(duì)應(yīng)的曝光劑量為400mJ/cm2;后烘采用水平熱板后烘，溫度85 °C，時(shí)間80分鐘。
[0019](4)在SU-8膠下包層表面旋涂聚甲基苯基硅烷-聚甲基丙烯基芐酯層，加熱蒸除溶劑。
[0020]在本實(shí)施例中，將聚甲基苯基硅烷-聚甲基丙烯基芐酯共聚物溶解于丙酮溶劑，配置成質(zhì)量百分比濃度為40%的聚甲基苯基硅烷-聚甲基丙烯基芐酯溶液，將此溶液旋涂在SU-8膠下包層表面，旋涂分為兩個(gè)階段，第一階段的轉(zhuǎn)速為600轉(zhuǎn)/分，保持15s;第二階段的轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)/分，保持60s。
[0021 ]在本實(shí)施例中，蒸除溶劑在水平熱板上進(jìn)行，以65°C恒溫烘烤20分鐘。
[0022](5)在聚甲基苯基硅烷-聚甲基丙烯基芐酯層上覆蓋遮光板，經(jīng)紫外光曝光，形成光波導(dǎo)芯層結(jié)構(gòu)。
[0023]在本實(shí)施例中，將特征寬度為45μπι的掩模覆蓋在聚甲基苯基硅烷-聚甲基丙烯基芐酯層上，置于紫外光下曝光10分鐘，形成光波導(dǎo)芯層結(jié)構(gòu)。
[0024](6)在曝光后的甲基苯基硅烷-聚甲基丙烯基芐酯層表面旋涂SU-8膠，經(jīng)前烘、360nm以上波長(zhǎng)紫外光曝光和后烘處理后，形成化學(xué)和熱穩(wěn)定的SU-8膠上包層。
[0025]在本實(shí)施例中，SU-8膠上包層的旋涂分為兩個(gè)階段，第一階段的轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)/分，保持15s;第二階段的轉(zhuǎn)速為1500轉(zhuǎn)/分，保持60s。
[0026]在本實(shí)施例中，上包層采用水平熱板前烘，溫度85°C，時(shí)間45分鐘；曝光采用360nm以上波長(zhǎng)紫外光接觸式，曝光時(shí)間為8分鐘，對(duì)應(yīng)的曝光劑量為400mJ/cm2;后烘采用水平熱板后烘，溫度85 °C，時(shí)間5分鐘。
[0027](7)在垂直于光波導(dǎo)的方向，使用裝配有90度V形倒角金剛石砂輪刀片的劃片機(jī)切割光波導(dǎo)，加工速度為300mm/s，砂輪轉(zhuǎn)速為40000r/min，在光波導(dǎo)的一端形成45°微反射鏡結(jié)構(gòu)。
[0028](8)將連帶基板的微反射鏡置于濃度35%的三氯化鐵腐蝕液中，對(duì)微反射鏡下的銅膜進(jìn)行腐蝕，實(shí)際腐蝕時(shí)可對(duì)三氯化鐵溶液加攪拌，以增快腐蝕速度，3小時(shí)后即可將微反射鏡從基板表面剝離。在圖1和圖2中，I指代SU-8膠上下包層，2指代甲基苯基硅烷-聚甲基丙烯基芐酯層，3指代光波導(dǎo)芯層。
[0029]對(duì)上述方法制備的45°微反射鏡的反射損耗進(jìn)行測(cè)試。在測(cè)量系統(tǒng)中使用850nm波長(zhǎng)的光源，輸入端使用纖芯直徑50μπι的石英多模光纖，檢測(cè)端使用纖芯直徑ΙΟΟμπι、數(shù)值孔徑0.29的石英多模光纖，通過(guò)同一根光波導(dǎo)中制作微反射鏡后的插入損耗減去制作微反射鏡前插入損耗的差，得到45°微反射鏡的反射損耗約為0.87dB，對(duì)應(yīng)的耦合效率為82%。
[0030]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)例，并非用來(lái)限定本發(fā)明的實(shí)施范圍；如果不脫離本發(fā)明的精神和范圍，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于聚甲基苯基硅烷/聚甲基丙烯基芐酯共聚物光波導(dǎo)的微反射鏡的制作方法，其特征在于以下步驟: (1)選取表面為光學(xué)水平面的耐腐蝕基板，清洗，在100°c以上加熱烘干，除去表面水分； (2)在基板的一側(cè)表面上鍍上一層銅膜； (3)在銅膜表面旋涂SU-8膠，經(jīng)前烘、360nm以上波長(zhǎng)紫外光曝光和后烘處理后，形成化學(xué)和熱穩(wěn)定的SU-8膠下包層； (4)在SU-8膠下包層表面旋涂聚甲基苯基硅烷-聚甲基丙烯基芐酯層，加熱蒸除溶劑； (5)在聚甲基苯基硅烷-聚甲基丙烯基芐酯層上覆蓋遮光板，經(jīng)紫外光曝光，形成光波導(dǎo)芯層結(jié)構(gòu)； (6)在曝光后的甲基苯基硅烷-聚甲基丙烯基芐酯層表面旋涂SU-8膠，經(jīng)前烘、360nm以上波長(zhǎng)紫外光曝光和后烘處理后，形成化學(xué)和熱穩(wěn)定的SU-8膠上包層； (7)在垂直于光波導(dǎo)的方向，使用裝配有90度V形倒角金剛石砂輪刀片的劃片機(jī)切割光波導(dǎo)，在光波導(dǎo)的端面形成45°微反射鏡結(jié)構(gòu)； (8)將微反射鏡下的銅膜通過(guò)三氯化鐵腐蝕液腐蝕、去除，將微反射鏡從基板表面剝離。
【文檔編號(hào)】G03F7/42GK105974744SQ201610351208
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年5月25日
【發(fā)明人】何磊, 黃秋月, 朱秀芳
【申請(qǐng)人】淮陰工學(xué)院