CN100560351C - 带有含孔径的不透明铬涂层的光学元件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

基板(310)包括位于基板(310)表面上的不透明的铬涂层(320)，对该铬涂层进行干蚀以形成孔径(340)，其中孔径中的铬低于可检测的极限。一种用于在基板(310)上形成不透明的铬涂层(320)的方法包括：在基板上沉积初始厚度的不透明的铬涂层，沉积的同时没有使用离子辅助或使用了检测不到的离子辅助；以及在使用或不使用离子辅助的情况下沉积该不透明的铬涂层的其余部分。在一个实施方式中，本发明涉及一种有孔的光学元件(300)，它具有透光的基板(310)以及位于该基板上用于定义孔径(340)的不透明的铬涂层(320)。各种材料构成的三层或四层不透明的涂层被设置，其中包括三层的铬/氧化铬/铬涂层。

Description

带有含孔径的不透明铬涂层的光学元件及其制造方法
优先权
本申请是一个部分继续申请，它要求2004年10月21日提交的、题为“Opaque Chrome Coating Suitable For Etching”的美国申请10/971,611的优先权和利益。
发明背景
多年来，不透明的铬涂层都被用作一种低反射率、不透明的孔径涂层，可用于各种光学元件、光掩模以及用于LCD显示器的黑色矩阵。不透明的铬涂层通常具有三层：非常薄的铬(Cr)闪蒸，用于粘合到基板上；之后是低反射的氧化铬(CrOx)层；再之后就是不透明的较厚的铬层。选择多个不透明铬层的厚度和组成，以实现想要的不透明度和低反射率。最佳的层组成和厚度可能是根据实验来确定或推导出来的(P.Baumeister，“Starting designs for the computeroptimization of optical coatings，”Appl.Opt.34(22)4835(1995))。常常添加碳和氮以提高某些层的反射率和耐蚀性(例如，发布到Alpay的美国专利5,230,971)。已知更多复杂的不透明的铬涂层结构(例如，发布到Iwata的美国专利5,976,639)。
不透明的铬涂层通常是通过物理汽相沉积而沉积到基板上的，典型的是热蒸镀，例如电子束蒸镀或阻抗蒸镀或溅射。通过使用标准的光刻，经剥离(lift-off)或回蚀(etch-back)，便可以在不透明的铬涂层中图形化出孔径。剥离工艺涉及在图形化的抗蚀剂上沉积不透明的铬层。在合适的溶剂中剥去光刻胶便除去了光刻胶上的铬，从而形成了该图案。通过剥离工艺，可以很容易图形化出不那么重要的结构。然而，剥离工艺不太适合那些需要图案带有直边的应用。更重要的结构通常是通过回蚀来图形化的，其中在不透明的铬涂层上使抗蚀剂图形化。通过湿法蚀刻(通常用高氯酸和硝酸铈铵溶液)或者通过干法蚀刻(用氯和氧等离子体)，将该图案转移到不透明的铬层上。最近，这种干法蚀刻处理已被光掩模工业采用，因为和湿法蚀刻相比它允许蚀刻更精细的特征。在许多文献中已对铬的干蚀进行了广泛地讨论(Y.Huang等人，“Extendedchamber matching and repeatability study for chrome etch，”Proc.SPIE-Int.Soc.Opt.Eng.，Vol.4562，第624-632页(2002)；J.O.Clevenger等人，“Effect ofchamber seasoning on the chrome dry etch process，”Proc.SPIE-Int.Soc.Opt.Eng.vol.5130，no.92-100(2003)；R.B.Anderson等人，“Study of the role of Cl2，O2，and He in the chrome etch process with optical emission spectroscopy，”Proc.SPIE-Int.Soc.Opt.Eng.，vol.4889，第641-652页(2002)；R.B.Anderson等人，“Improvement of chrome CDU by optimizing focus ring design，”Proc.SPIE-Int.Soc.Opt.Eng.vol.5130，no.1，第264-174页(2003)；以及M.Mueller等人，“Dryetching of chrome for photomasks for 100nm technology using chemicallyamplified resist，”Proc.SPIE-Int.Soc.Opt.Eng.，Vol.4754，第350-360页(2002))。
用于将不透明的铬涂层沉积到基板上的最经济的方法之一是离子辅助的电子束蒸镀。通常，该方法包括：通过使用电子束蒸镀器，按顺序地产生铬(Cr)和氧化铬(CrOx)的蒸气；以及在基板上沉积这些蒸气，同时用低能离子束来轰击正在基板上生长的膜。与没有离子辅助的情况相比，离子辅助可以产生更密且更均匀的膜。这些膜越是均匀，不透明的铬涂层的光学特性就越一致。这些膜越密，不透明的铬涂层就越能耐受破裂和针孔形成。离子辅助也使这些膜上的应力达到最小。另一方面，在通过离子辅助电子束蒸镀而沉积的不透明的铬涂层中所蚀刻出的孔径中已观察到基板会模糊且有斑点。这种模糊和斑点可能会影响到该孔径的透射和反射特性。
发明内容
在一个方面，本发明涉及一种基板，它包括位于该基板上的不透明的铬涂层，该基板被干法蚀刻出一孔径，其中该孔径中的铬低于可检测的极限。
在另一方面，本发明涉及一种在基板上形成不透明的铬涂层的方法，该方法包括：在基板上沉积初始厚度的不透明的铬涂层，同时无需离子辅助或者使用检测不到的离子辅助；以及沉积不透明的铬涂层的其余部分，同时使用或不使用离子辅助。
在另一方面，本发明涉及有孔的光学元件，它具有透光的基板以及在基板上用于定义孔径的不透明的铬涂层。特别是，该光学元件是一种具有铬涂层的窗口，其与该孔径相邻的边缘部分具有一个相对于该窗口小于15°的锐角θ，角度θ介于10°-15°范围中较佳，而角度θ介于10°-14.5°的范围中则更佳。
根据下面的描述和所附的权利要求书，将清晰地看到本发明的其它特征和优点。
附图说明
图1是用离子辅助电子束蒸镀来沉积的具有前两层的不透明的铬涂层的SIMS光谱。
图2A示出了本发明一实施方式的不透明的铬涂层。
图2B示出了在图2A的不透明的铬涂层中形成的孔径。
图3示出了一种用于在基板上沉积不透明的铬涂层的系统。
图4A示出了对于本发明一实施方式的不透明的铬涂层而言作为波长函数的反射率。
图4B示出了在本发明一实施方式的不透明的铬涂层中蚀刻出来的孔径的显微照片。
图4C示出了具有图1所示SIMS光谱的孔径的显微照片。
图5示出了位于透光基板一面上的不透明的铬涂层，其中该不透明的铬涂层具有穿透该层的孔径，并且与该孔径相邻的铬层边缘部分相对于该孔径形成了一个小于15°的锐角。
图6示出了位于透光基板顶面和底面上的不透明的铬涂层，其中该不透明的铬涂层具有穿透该层的孔径，并且与该孔径相邻的铬层边缘部分相对于该孔径形成了一个小于15°的锐角。
图7是示出了一个窗口的侧视图，它具有涂敷在顶面上的不透明的铬和涂敷在底面涂层上的不透明的铬、两个面的铬涂层中的孔径、以及在该窗口周围的夹具。
图8是图7和/或图11所示窗口的顶视图。
图9是一个窗口的侧视图，在Cr/CrOx/Cr层中形成孔径之前该窗口在第一或顶面以及第二或底面之上具有Cr/CrOx/Cr层。
图10是一个窗口的侧视图，在Cr/CrOx/Cr层中形成孔径之前该窗口只在第一或顶面之上具有Cr/CrOx/Cr层。
图11是一个窗口的侧视图，该窗口具有只涂敷在顶面上的不透明的铬、铬涂层中的孔径以及该窗口周围的夹具。
具体实施方式
在本发明的发明人所进行的研究中，通过使用离子辅助电子束蒸镀，在玻璃基板上沉积了具有Cr/CrOx/Cr结构的不透明的铬涂层。用于前两层的沉积速率是2A/s，并且将100V和7A的灯丝电流加到离子枪上以便将氩加速到正生长的膜中。通过干法蚀刻，在不透明的铬涂层中形成孔径。然而，已发现干法蚀刻无法除去该孔径中所有的铬。在干法蚀刻之后，铬的颗粒仍然留在该孔径中。这些铬颗粒导致该孔径中玻璃会模糊且有斑点。图1示出了该示例的SIMS(二次离子质谱分析)光谱。SIMS光谱示出了当在沉积前两层不透明的铬涂层的过程中使用离子辅助时铬会出现在玻璃/不透明界面的下面。
考虑到上述内容，发明人设计出这样一种方法：在基板上沉积不透明的铬涂层，使得在期望的地方不透明的铬涂层可以被完全蚀刻掉；留下一个被蚀刻过的区域，该区域基本上没有模糊和斑点。下文参照几个较佳实施方式来描述该方法。在下面的描述中，为了能透彻理解本发明，阐明了大量具体的细节。然而，对于本领域的技术人员而言，很明显，本发明可以在没有这些具体细节的某些或全部的情况下进行实践。在其它情况下，为了避免不必要地使本发明变得难于理解，一些公知的特征和/或处理步骤都并未作详细描述。参照附图和下面的讨论，可以更好地理解本发明的特征和优点。
图2A示出了在基板204的表面202上所沉积的不透明的铬涂层200。基板204可以由一种对感兴趣的光波长透明的材料来制成。对于可见光应用而言的材料示例是玻璃和聚合物，但是本发明并不限于可见光应用。在将不透明的铬涂层200沉积在表面202上之前，可以用防反射材料和/或图形化的光刻胶或其它想要的材料来涂敷表面202。通常，不透明的铬涂层200包括两层或更多的层，每一层包含铬或氧化铬。这些层可以任选地包含像碳和氮这样的元素。
在该图中，不透明的铬涂层200具有第一层206、第二层208和第三层210。可以选择不透明的铬涂层200的厚度和组成，使得不透明的铬涂层200具有想要的低反射率、不透明性以及粘合强度。不透明的铬涂层200的最佳厚度和组成可以通过实验来确定或推导出。在一个实施方式中，第一层206包含铬(Cr)并且具有大于50at.％的铬含量(at.％＝原子百分比)，大于70at.％较佳，大于80at.％更佳，第一层206还具有小于10纳米的厚度。在一个实施方式中，第二层208包含氧化铬(CrOx)并且具有介于35-60at.％范围中的氧含量，介于40-60at.％范围中较佳，而介于40-66at.％范围中则更佳，并且第二层208还具有介于30-52nm范围中的厚度，介于34-49nm范围中则更佳。在一个实施方式中，第三层210包含铬并且具有大于80at.％的铬含量，大于90at.％则更佳，并且第三层210还具有至少90纳米的厚度，100纳米或更大则更佳。
根据本发明的一实施方式，在没有离子辅助或具有检测不到的离子辅助的情况下，沉积初始厚度(t)的不透明的铬涂层200。在一个实施方式中，从基板204的表面202量起，初始厚度(t)至少是10纳米。较佳地，初始厚度(t)至少是30纳米。更佳地，初始厚度(t)至少是40纳米。
在一个实施方式中，如果离子能量小于或等于约25V并且基板表面202处的电流密度小于或等于约0.04mA/cm2，则离子辅助被视为检测不到。
在没有离子辅助或离子辅助检测不到的情况下沉积初始厚度(t)的不透明的铬涂层200，这能够防止铬被包入基板204的表面中，这是因为被加速的离子将铬向前溅射到基板204的顶面202上或者将基板材料向后溅射到基板204上所沉积的铬中这两个过程都会使铬被包入基板204的表面中。不透明的铬涂层200的其余部分可以在具有离子辅助或不具有离子辅助的情况下进行沉积。不透明的铬涂层200的初始厚度(t)和其余部分中所用的沉积方法可以是热蒸镀，例如，电子束蒸镀或阻抗蒸镀。阻抗蒸镀和电子束蒸镀的主要区别在于产生涂敷材料的蒸气的方式不同。在沉积不透明的铬涂层200的初始厚度和其余部分时使用相同的热蒸镀方法，便可以在一个真空处理过程中完成沉积处理。
图3示出了用于在基板204上形成不透明的铬涂层200的系统300。系统300包括位于真空腔304中的可旋转的基板支架302，用于支持基板204。在基板支架302的下面，是电子束蒸镀器306，它使用电子束从水冷坩锅(未示出)内的涂敷材料中产生出蒸气308。电子束蒸镀器306可以包括一个或多个坩锅。这些坩锅包含用于形成不透明的铬涂层200的多个层的材料。蒸气是一次从一个坩锅中形成的。馈入装置3 10准许反应气体进入电子束蒸镀器306上方的腔312。可以通过馈入装置310添加像O2这样的氧化气体，使其与蒸气308反应从而形成像CrOx这样的金属氧化物。系统300也包括离子源314，当适合用离子316时离子源314可以轰击基板204上正生长的膜。通常，离子316是从等离子体中提取出来的。图2B示出了在不透明的铬涂层200中形成的孔径212。该孔径212可能是通过光刻而在不透明的铬涂层200中形成的。在回蚀光刻法中，光刻胶被涂在不透明的铬涂层200上并且被图形化成具有孔径。然后，通过将该光刻胶用作掩模，来回蚀不透明的铬涂层200。然后，从不透明的铬涂层200中除去光刻胶。可以使用湿法或干法蚀刻来回蚀不透明的铬涂层200从而形成孔径212。蚀刻剂通常被选择成只蚀刻不透明的铬涂层100。湿法蚀刻可以使用高氯酸和硝酸铈铵溶液。干法蚀刻通常使用氧和氯等离子体。在没有离子辅助或离子辅助检测不到的情况下形成初始厚度(t)的不透明的铬涂层200，便允许对孔径212中的铬进行完全蚀刻。在一个实施方式中，当用SIMS来测量时，孔径212中的铬低于可检测的极限，并且在明亮的光照明的情况下透过孔径212而露出的基板204并不呈现出可见的模糊或斑点。
图4A示出了对于具有图2A所示结构的不透明的铬涂层而言“反射率-波长”的曲线。在本示例中，第一层206包含铬，厚度为4纳米，且在无离子辅助的情况下被沉积。第二层208包含氧化铬，厚度为42纳米，且在没有离子辅助的情况下被沉积。第三层210包含铬，厚度为120纳米，且在有离子辅助的情况下被沉积。这便产生了横跨可见光范围(400-700nm)的、光密度为3.8的不透明的铬涂层。图4B示出了在这种不透明的铬涂层中所蚀刻出的孔径的显微照片。该显微照片示出了当在沉积前两层的过程中没有使用离子辅助时在蚀刻之后该孔径很干净。出于比较的目的，图4C示出了具有图1所示SIMS光谱的孔径的显微照片。该显微照片示出了当在沉积不透明的铬涂层的前两层的过程中使用离子辅助时铬仍然留在该孔径中。
本发明通常提供下面的优点。在没有离子辅助或离子辅助检测不到的情况下沉积初始厚度(t)的不透明的铬涂层200，这能够防止铬被包入基板204的表面中，这确保了当不透明的铬涂层200被蚀刻时，在被蚀刻的区域中基本上所有的铬都可以被除去，从而使得当在可见光照明下进行观察时，被蚀刻的区域中的基板202没有模糊和斑点。在不透明的铬涂层200的其余部分中可以使用离子辅助，以实现更密且更均匀的膜，这种膜更能耐受破裂和针孔形成过程并且具有更一致的光学特性。相同的沉积方法可以用于不透明的铬涂层200的所有层，从而允许在一个真空处理过程中实现沉积，而这是较经济的。
参照图5，使用本文的内容来准备一个窗口/光学元件300，它具有位于该窗口一面或两面350(图中示出的涂敷顶面)之上的不透明的铬涂层320(交叉阴影线区域)以及在不透明的铬涂层之内的孔径340，从而允许光透射过该窗口。特别是，该窗口所具有的不透明的铬涂层与上述孔径相邻的边缘部分相对于该窗口形成了一个小于15°的锐角330，角度330介于10°-15°范围中较佳，并且角度330介于10°-14.5°范围中则更佳。不透明的铬涂层包括多层铬(“Cr”)和/或氧化铬(“CrOx”)，2-5层较佳，3或4层则更佳。在所有的情况下，第一层是厚度小于10纳米的薄铬层。第一层被用于提供到窗口的良好的粘合。接下来的层包括氧化铬和铬层。在三层涂层中，最后一层包括铬层。这些层被沉积在透光基板310上，例如，适合于将使用该光学元件的应用的玻璃。在3层配置中，基板上不透明的涂层顺序(多层的沉积是1/2/3)是/Cr/CrOx/Cr，而在4层配置中，不透明的涂层顺序是基板/Cr/CrOx/Cr/CrOx。较佳的实施方式是3层不透明的铬涂层。(在图5-11中，基板310、不透明的铬涂层320、锐角330、孔径340、顶面和底面350、以及夹具450都是一致编号的。)
图6示出了在基板310的两个面上都具有不透明的涂层320和孔径340的窗口/光学元件400。对于图5-11中不透明的涂层320的所有边缘而言，图6左下角所示的小于15°的角度330都是一样的。
图7示出了具有基板310的窗口/光学元件400，它带有不透明的涂层320(浅灰色)并处于夹具450(暗灰色)中，该不透明的涂层320同时在顶面和底面350上。密封剂460(未示出)可以被置于不透明的涂层320和夹具450之间。密封剂的示例包括金属铟及其合金、KovarTM、以及本领域中已知的其它密封试剂。参照图7，入射光hυ可以在顶部孔径或底部孔径340处进入窗口310，并且在另一个孔径340处从该窗口出射。如果在从该窗口出射之后，光线击中反射性元件(比如镜子)，则路径将反转。任一方向上前进的光线若撞到不透明的铬涂层320或夹具450，便都不会穿过窗口310。图11示出了与图7的窗口400相似的窗口300，不同之处在于，在图11中，不透明的铬涂层仅位于顶面350上，就像图5和11所示的那样。当只有顶面涂敷了不透明的铬涂层时，来自任何源的光hυ在穿过该窗口之前首先撞击到该面上。然后，在光从底面出射之后，会到达像微镜阵列(未示出)这样的任何起作用的元件。图8是图7或图11的窗口/光学元件(300或400)的顶视图，示出了铬涂层320、孔径340和夹具450。图8也示出了夹具450同样地绕整个周长延伸，从顶面到底面并且还位于铬涂层的一部分之上。当从顶面上进行观看时，图11的窗口将看起来很相似。
按本文所描述的那样通过使用干蚀处理以形成孔径，从而制备了基板310上的窗口300。在该处理中，窗口基板310是用不透明的铬涂层来涂敷的；例如，Cr/CrOx/Cr涂层。沉积第一Cr层是为了粘合，并且在沉积过程中没有使用任何离子束辅助或者使用了检测不到的离子束辅助以避免将铬嵌入该基板中。嵌入铬将影响所形成的最终孔径的光密度(“OD”)。光密度被定义成-log10 T，其中T是测得的穿过该孔径的透光率。例如，
％透光率    光密度(OD)
100         0
10          1
1           2
0.1         3
对于光线必须穿过的孔径而言，OD应该是零或尽可能接近零，使得透光率是100％或尽可能接近100％。
尽管很重要的是孔径的光密度应该尽可能得低，或者为了让光很容易穿透该窗口的孔径而没有损耗(因此，人们不想让第一铬层深深地嵌入该基板)，但同样很重要的是最终的不透明的涂层(包括边缘部分)要具有很高的光密度，这样光会被该涂层吸收和/或反射，从而避免光散射和干涉图案，而光散射和干涉图案将会影响任何使用该窗口的光学元件的性能。对于大多数应用而言，不透明的涂层是这样一种涂层，即其中不透明的铬涂层的OD大于或等于3(OD≥3)。按本文所描述的那样而产生的有孔的窗口300和400具有其OD≥3的不透明的铬涂层，OD≥3.5更佳，而OD≥3.8则最佳。制备带孔径窗口的3层不透明铬涂层所用到的铬和氧化铬材料以及厚度或层等都是本文第[0026]段中所描述的那些。即，第一层包含铬(Cr)并且具有大于50at.％的铬含量，大于70at.％较佳，而大于80at.％则更佳，第一层还具有小于10纳米的厚度。第二层包含氧化铬(CrOx)并且具有介于35-60at.％范围中的氧含量，介于40-60at.％范围中较佳，而介于40-66at.％范围中则更佳，并且第二层还具有介于30-52nm范围中的厚度，介于34-49nm范围中则更佳。第三层包含铬并且具有大于80at.％的铬含量，大于90at.％则更佳，并且第三层还具有至少90纳米的厚度，100纳米或更大则更佳。也可以使用备选材料。例如，除了铬以外，第一层(粘合层)还可以是钛(Ti)、铝(Al)和钽(Ta)。第二层可以是任何黑色的金属氧化物，它将很好地粘合到基板上，其中包括(除了CrOx以外)SrTiOx、CoPb、CoMnOx、CoMnFeOx、MnFeOx以及本领域中其它已知的材料。除了铬以外，第三层还可以包括金属铝、镍(Ni)、钛和钽。在较佳实施方式中，第三层被沉积在前两层上，使得构成不透明的涂层的复合层具有OD≥3，OD≥3.5较佳，而OD≥3.8则更佳。窗口400可以按相似的方式来制备。
本文所描述的窗口300(特别要参照段落[0029]到[0033])是按下述方式制备的。图10示出了具有顶(上)面350和底(下)面350的基板310。进一步参照图10，在基板310的顶面350上沉积了其铬含量大于50％铬的第一层铬涂层322(浅灰色)。铬层322的沉积厚度小于10纳米。接下来，在铬层322的顶部沉积了氧含量介于30％-60％范围中的氧化铬层324。氧化铬层的沉积厚度介于大约32-50纳米的范围中。在层322和324的沉积过程中都没有使用离子束辅助或者使用了检测不到的离子束辅助，以防止铬和/或氧化铬渗入该基板的表面中或使这种渗入达到最少。下一步，铬层326被沉积到氧化铬层324的顶部之上。为了通过使最外围铬层变得更密从而形成更粗糙耐用的涂层，通过使用离子束辅助来实现上述沉积过程。当施加最后的铬层326(或任何其它最后的不透明的涂敷层，不管其材料是什么)时，使用离子能量大于25V且电流大于0.04mA/cm2的离子束辅助。典型的能量和电流值分别介于50-600V和0.075-0.7mA/cm2的范围中，最好是介于100±20V和0.17-0.4mA/cm2的范围中。一旦沉积了所有的铬和氧化铬层，则接下来形成孔径。图9示出了在两个面350上都带有不透明的铬涂层的窗口。
通过首先将光刻胶涂到铬层顶部，便形成了上述孔径。该光刻胶可以通过任何本领域已知的方法来涂敷，比如使用液体光刻胶的喷镀、喷涂或旋转技术，或者施加光刻胶“干膜”，比如DuPont
Figure C20058003593500141
或本领域已知的其它膜。干膜光刻胶是较佳的并且被用在本示例中。然后，使用掩模来保护将要形成孔径的区域(即除去铬以便形成孔径的区域)，并且使该光刻胶曝光，从而使未被掩模覆盖的区域内的光刻胶发生聚合。在接下来的步骤中，未聚合的光刻胶被剥去，以使孔径区域内露出铬/氧化铬层。然后，通过使用氯/氧等离子体进行干蚀来除去露出的铬/氧化铬层，从而形成孔径，光线可以通过该孔径进入并出射。在蚀刻之后，用本领域已知的方法或按该光刻胶制造商所推荐的方法来除去聚合的光刻胶。然后，用本领域已知的方法来清洗该玻璃和不透明的铬涂层，然后，任选地，将防反射(“AR”)涂层涂到该孔径区域。所完成的带有不透明的铬涂层窗口的窗口可能带有或不带有任选的防反射涂层，接下来，将该窗口置于图8所示的夹具中或用作它用。按上述那样制备的窗口具有小于15°的锐角330，该角度通常介于10°-14.5°的范围中，并且不透明的涂层OD≥3，通常OD≥3.5，特别地OD≥3.8。本文所描述的具有不透明涂层的有孔窗口特别适用于电光元件，比如数字光投影(DLP)系统中所使用的MEMS器件。通过使用氯/氧等离子体，来进行干蚀处理，其中氯/氧(Cl2/O2)比例介于8∶2-5∶5的范围中，介于7∶3-6∶4的范围中更佳。作为一个示例，对于Cl2∶O2＝6∶4这种情形，在DC偏压约45V且功率密度约0.18W/cm2时，Cl2的气体馈送速率大约等于120sccm，而O2的气体馈送速率大约等于80sccm；其中sccm是标准立方厘米每分钟。DC偏压范围是0＜DC偏压≤100，且功率密度(“PD”)范围是0＜PD≤0.3W/cm2。对于像SiO2掩模这种硬蚀刻掩模而言，该处理过程包括使用第一湿法蚀刻(HF，BOE)或第一干法蚀刻(CF4-O2、CHF3-O2以及相似的蚀刻组合)来除去SiO2掩模。然后，除去光刻胶，接下来是上文所提到的Cl2∶O2干蚀。
在另一个实施方式中，本发明还涉及一种光学元件，它包括：基板，该基板具有顶面和底面并且透射光；不透明的涂层，位于所述顶面和/或所述底面之上，所述不透明的涂层从面的边缘朝着面的中心延伸一段距离，由此所述不透明的涂层定义了一孔径，光线可以通过该孔径透射过所述基板；围绕着所述基板周长且从顶面到底面的外壳，该外壳还沿着一个面从该基板的边缘朝着面的中心延伸一段距离，但并不完全覆盖该基板上的不透明涂层；以及密封材料，这是任选的，该材料位于所述不透明的涂层和所述外壳之间；其中用于定义该孔径圆周的不透明的铬涂层的边缘相对于该表面倾斜出一个小于15°的锐角。该光学元件具有3层不透明的涂层，其中包括：第一层，与基板表面相邻，可以是铬、钛、钽和铝中的任何一种；第二层，位于第一层之上，该第二层是黑色的金属氧化物，可以是CrOx、SrTiOx、CoPb、CoMnOx、CoMnFeOx、MnFeOx和本领域中已知的其它材料中的任何一种；以及第三层，位于所述第二层之上，该第三层是金属材料，可以是金属铝、镍、钛、钽和铬中的任何一种。在较佳的实施方式中，第一层和第三层是铬，而第二层是氧化铬。第一层是在没有离子束辅助或离子束辅助检测不到的情况下沉积的，检测不到的离子束辅助是像本文所定义的那样。第三层可以是在具有或不具有离子束辅助的情况下被沉积的。在较佳的实施方式中，第三层是在具有离子束辅助的情况下沉积的，该离子束具有大于25V的离子能量以及大于0.04mA/cm2的电流密度。
尽管上文已经参照有限数目的实施方式对本发明进行了描述，但是从本说明书中获益的本领域的技术人员将会理解，可以设计出并不背离这里所揭示的本发明的范围的其它实施方式。因此，本发明的范围应该仅由所附的权利要求书来限定。

Claims (12)

1.一种用于形成窗口/光学元件的方法，所述窗口/光学元件包括具有顶面和底面的透光基板、位于所述两个面中至少一个面上的不透明的涂层、以及在所述涂层内的孔径，所述孔径用于允许光进入并穿过所述基板，所述方法包括：
在所述基板的两个面中的一个或两个面之上沉积具有选定厚度的第一铬层，所述沉积是在没有离子辅助或离子辅助检测不到的情况下进行的；
在所述铬层上沉积具有选定厚度的第二氧化铬层；
在所述氧化铬层上沉积具有选定厚度的第三铬层；
在所述第三铬层上设置负型光刻胶材料；
通过使用用于覆盖孔径区域的掩模，并且使所述掩模过的光刻胶曝光由此使在未被掩模覆盖的区域中未掩模的光刻胶材料聚合，从而使所述光刻胶图形化；
剥去未聚合的光刻胶并露出剥离的未聚合的光刻胶下面的铬/氧化铬/铬层；
蚀刻以除去所述基底上露出的所述铬/氧化铬/铬层，从而形成孔径；
剥去聚合的光刻胶；以及
冲洗并清洗，由此提供了这样一种透光基板，它具有位于所述两个面中的一个或两个面上的不透明的铬涂层以及在所述涂层内的孔径，以允许光线进入并穿过所述基板；
所述的蚀刻产生用于定义所述孔径的圆周的铬层边缘倾斜了一个小于15°的锐角的光学元件。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述蚀刻选自干法蚀刻和湿法蚀刻。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述蚀刻是干法蚀刻，以便通过使用氯/氧等离子体来除去所述露出的不透明的铬涂层，从而产生光学元件，其中所述孔径中的铬低于可检测的极限并且用于定义所述孔径的圆周的铬层边缘倾斜了一个10°-14.5°的锐角。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述氯/氧等离子体具有介于8∶2-5∶5范围中的氯/氧比例。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，沉积所述第一层包括：在离子能量小于或等于25V且电流密度小于或等于0.04mA/cm2的情况下，轰击所述基板上所沉积的铬。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述沉积过程是通过热蒸镀来实现的。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述沉积过程是通过电子束蒸镀来实现的。
8.一种窗口/光学元件，包括：
基板，它具有顶面和底面并且让光透过所述的基板；
在所述顶面和所述底面中的一个面或两个面上的不透明的涂层，所述不透明的涂层从面的边缘朝着面的中心延伸一段距离，由此所述不透明的涂层定义了一个孔径，通过该孔径光线可以照到面上并透射过所述基板；
围绕着所述基板的周边且从所述基板的顶面到底面的外壳，所述外壳还沿着面从所述基板的边缘朝着面的中心延伸一段距离，但并未完全覆盖所述基板面上的不透明的涂层；以及
密封材料，这是任选的，所述密封材料位于所述不透明的涂层和所述外壳之间；
其中：
用于定义所述孔径的圆周的不透明涂层的边缘相对于所述面倾斜了一个小于15°的锐角；
所述不透明的涂层是三层涂层，包括由铬构成的第一层、由氧化铬构成的第二层、以及由铬构成的第三层，所述的第一层位于所述基板之上，所述的第二层位于所述第一层之上，且所述的第三层位于所述第二层之上；
所述不透明涂层的光密度≥3.0。
9.如权利要求8所述的窗口/光学元件，其特征在于，所述第一层的厚度小于10nm并且所述第一层的铬含量大于50％，所述第二层的厚度介于30-52nm的范围中，并且所述第二层具有介于35-60at.％范围中的氧含量，所述第三层的厚度至少是90nm，并且所述第三层具有大于80at.％的铬含量。
10.如权利要求9所述的窗口/光学元件，其特征在于，所述不透明涂层的光密度≥3.5。
11.如权利要求9所述的窗口/光学元件，其特征在于，所述不透明涂层的光密度≥3.8。
12.如权利要求9所述的窗口/光学元件，其特征在于，用于定义所述孔径的圆周的铬层边缘倾斜了一个10°-14.5°的锐角。
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