本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种厚体硅反射式单级衍射光栅的制作方法。
背景技术：
衍射光栅作为一种关键色散元件，在极紫外线光刻、空间辐射环境探测、空间资源勘查等技术领域有着广泛的应用。传统的衍射光栅与生俱来地是一种多级衍射元件，存在高次谐波污染问题，严重制约了其进一步应用，为了消除传统的衍射元件的多级衍射特征，出现了单级衍射光栅，单级衍射光栅具有理想的脉冲响应，衍射模式中次级衍射峰被有效消除，主级峰为没有旁瓣的δ函数，同时不存在高级衍射，并且这种单级衍射光栅的衍射模式与入射波长之间具有一一对应的关系，是一种非常理想的分光元件。
单级衍射光栅分为透射式单级衍射光栅和反射式单级衍射光栅两种，其中，反射式单级衍射光栅以衍射效率高的优势在实际应用中更为广泛。但是，反射式单级衍射光栅图形不是周期性的，同时需要增加自身厚度来反射光。基于传统的微纳加工手段，例如，采用全息光刻技术一般只能制作周期性的光栅图形结构，如果需要制作非周期性的光栅图形结构，例如反射式单级衍射光栅，比较难以实现；采用电子束光刻技术，虽然可以制作任意光栅图形，但是由于设备限制，只能制作薄硅反射式单级衍射光栅，对于厚体硅反射式单级衍射光栅无能为力。因此，如何高效率地制作出厚体硅反射式单级衍射光栅就成了迫切需要解决的问题。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提供一种厚体硅反射式单级衍射光栅的制作方法，解决了无法制作厚体硅反射式单级衍射光栅的技术问题。
本发明提供一种厚体硅反射式单级衍射光栅的制作方法，所述方法包括：
(1)在薄硅衬底上涂一层sal601光刻胶；
(2)利用电子束对所述sal601光刻胶进行直写曝光，并将经直写曝光后的sal601光刻胶浸泡在cd-26显影液中，以在所述sal601光刻胶中形成反射式单级衍射光栅掩模槽形；
(3)利用等离子体刻蚀转移所述反射式单级衍射光栅掩模槽形至所述薄硅衬底中，以在所述薄硅衬底中形成薄硅反射式单级衍射光栅槽形；
(4)利用等离子体刻蚀去除残留的sal601光刻胶，并对经过残留处理的形成有所述薄硅反射式单级衍射光栅槽形的薄硅衬底进行清洗、烘干处理，以得到薄硅反射式单级衍射光栅本体；
(5)采用磁控溅射在所述薄硅反射式单级衍射光栅本体的与所述厚体硅接触的表面溅射一层厚度为50～100nm的钛，在所述厚体硅的与所述薄硅反射式单级衍射光栅本体接触的表面溅射一层厚度为500～1000nm的金，并在所述薄硅反射式单级衍射光栅本体的上表面涂一层pmma光刻胶；
(6)通过晶圆低温键合工艺对经上述步骤处理的薄硅反射式单级衍射光栅本体和经上述步骤处理的厚体硅进行键合，得到厚体硅反射式单级衍射光栅本体；其中，所述经上述步骤处理的薄硅反射式单级衍射光栅本体的顶部和所述经上述步骤处理的厚体硅的底部分别放置有石墨片；
(7)将所述厚体硅反射式单级衍射光栅本体浸泡在丙酮溶液中，以去除所述pmma光刻胶，并对经过去除处理的厚体硅反射式单级衍射光栅本体进行清洗、烘干处理，并采用磁控溅射在经过清洗、烘干处理的厚体硅反射式单级衍 射光栅本体的上表面依次溅射一层厚度为50nm的钛、一层厚度为100nm的金，从而得到厚体硅反射式单级衍射光栅。
本发明提供的厚体硅反射式单级衍射光栅的制作方法，其先利用电子束直写光刻制备薄硅反射式单级衍射光栅，再利用晶圆低温键合工艺，把薄硅反射式单级衍射光栅与厚体硅键合，形成厚体硅反射式单级衍射光栅。与现有技术相比，其解决了无法制作厚体硅反射式单级衍射光栅的技术问题，而且，本发明的厚体硅反射式单级衍射光栅的制作方法的键合过程不要高压、高温环境，且制作方法简单，从而能够适用于大批量生产。
附图说明
图1为本发明厚体硅反射式单级衍射光栅的制作方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种厚体硅反射式单级衍射光栅的制作方法，如图1所示，所述方法包括：
步骤1)在薄硅衬底(1)上涂一层sal601光刻胶(2)。
其中，所述sal601光刻胶的厚度为400-600nm，优选地，所述sal601光刻胶的厚度为500nm。
步骤2)利用电子束对所述sal601光刻胶(2)进行直写曝光，并将经直写曝光后的sal601光刻胶(2)浸泡在cd-26显影液中，以在所述sal601光 刻胶(2)中形成反射式单级衍射光栅掩模槽形(3)。
步骤3)利用等离子体刻蚀转移所述反射式单级衍射光栅掩模槽形(3)至所述薄硅衬底(1)中，以在所述薄硅衬底(1)中形成薄硅反射式单级衍射光栅槽形(4)。
具体地，利用sf6+c4f8等离子体刻蚀转移所述反射式单级衍射光栅掩模槽形(3)至所述薄硅衬底(1)中，以在所述薄硅衬底(1)中形成薄硅反射式单级衍射光栅槽形(4)。
步骤4)利用等离子体刻蚀去除残留的sal601光刻胶，并对经过残留处理的形成有所述薄硅反射式单级衍射光栅槽形(4)的薄硅衬底(1)进行清洗、烘干处理，以得到薄硅反射式单级衍射光栅本体(5)。
具体地，利用氧气等离子体刻蚀去除残留的光刻负胶。
具体地，所述对经过残留处理后的形成有所述薄硅反射式单级衍射光栅槽形(4)的薄硅衬底(1)进行清洗处理包括：
依次利用经过煮沸的混合液体、去离子水对经过残留处理后的形成有所述薄硅反射式单级衍射光栅槽形(4)的薄硅衬底(1)进行清洗，并利用氮气将经过清洗处理后的形成有所述薄硅反射式单级衍射光栅槽形(4)的薄硅衬底(1)进行烘干，以得到薄硅反射式单级衍射光栅本体(5)；其中，所述混合液体由h2so4和h2o2按照7:3的比例混合而成。
步骤5)采用磁控溅射在所述薄硅反射式单级衍射光栅本体(5)的与所述厚体硅(6)接触的表面溅射一层厚度为50～100nm的钛(7)，在所述厚体硅(6)的与所述薄硅反射式单级衍射光栅本体(5)接触的表面溅射一层厚度为500～1000nm的金(8)，并在所述薄硅反射式单级衍射光栅本体的上表面涂一层pmma光刻胶(9)。
优选地，所述薄硅反射式单级衍射光栅本体(5)的与所述厚体硅(6)接触的表面溅射的钛层(7)的厚度为50nm的钛，所述厚体硅(6)的与所述薄硅反射式单级衍射光栅本体(5)接触的表面溅射的金层(8)的厚度为500nm。
所述薄硅衬底(1)的厚度为0.5mm，所述厚体硅(6)的厚度为9.5-14.5mm。
步骤6)通过晶圆低温键合工艺对经上述步骤处理的薄硅反射式单级衍射光栅本体(5)和经上述步骤处理的厚体硅(6)进行键合，得到厚体硅反射式单级衍射光栅本体(10)；其中，所述经上述步骤处理的薄硅反射式单级衍射光栅本体(5)的顶部和所述经上述步骤处理的厚体硅(6)的底部分别放置有石墨片(13)。
具体地：进行渐进式升温，具体为：10分钟内升到150℃并保持5分钟，然后在5分钟内升温到190℃并保持5分钟，最后在5分钟内升温到260℃；
抽低真空至1×10-3pa以下，保持10分钟；
以300～350mpa/m2的压力值进行加压处理，并保持以上的温度、压力参数，持续1小时30分钟；
进行渐进式降温，具体为：10分钟内从260℃降到190℃，1分钟内从190℃降到170℃，然后在10分钟内从170℃降到150℃，保持2分钟，10分钟内从150℃降到120℃；
进行放气，并放气至1×105pa，以得到厚体硅反射式单级衍射光栅本体(10)。
步骤7)将所述厚体硅反射式单级衍射光栅本体(10)浸泡在丙酮溶液中，以去除所述pmma光刻胶(9)，并对经过去除处理的厚体硅反射式单级衍射光栅本体(10)进行清洗、烘干处理，并采用磁控溅射在经过清洗、烘干处理的厚体硅反射式单级衍射光栅本体的上表面依次溅射一层厚度为50nm的钛(11)、一层厚度为100nm-1.0μm的金(12)，从而得到厚体硅反射式单级衍射光栅。
具体地，依次利用乙醇、去离子水对经过去除处理的厚体硅反射式单级衍射光栅本体(10)进行清洗，并利用氮气将经过清洗处理的厚体硅反射式单级衍射光栅本体(10)进行烘干。
本发明提供的厚体硅反射式单级衍射光栅的制作方法，其先利用电子束直写光刻制备薄硅反射式单级衍射光栅，再利用晶圆低温键合工艺，把薄硅反射式单级衍射光栅与厚体硅键合，形成厚体硅反射式单级衍射光栅。与现有技术相比，其解决了无法制作厚体硅反射式单级衍射光栅的技术问题，而且，本发明的厚体硅反射式单级衍射光栅的制作方法的键合过程不要高压、高温环境，且制作方法简单，从而能够适用于大批量生产。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。