CN110658575B - 一种高深宽比结构斜齿光栅板的制作方法及光栅板 - Google Patents

Abstract

本发明适用于光学全息成像技术领域，提供了一种高深宽比结构斜齿光栅板的制作方法及光栅板，其中，方法包括：对衬底进行直角刻蚀形成凹槽；对所述凹槽的一侧进行斜角刻蚀形成第一斜角；在形成所述第一斜角的衬底上设置第一介质膜并进行晶圆键合形成倒斜角；对形成所述倒斜角的衬底进行斜角刻蚀形成第二斜角，得到斜齿光栅板；在所述非对称斜齿光栅板上设置第二介质膜，进行键合及刻蚀形成高深宽比结构斜齿光栅板。本发明能够形成高深宽比结构斜齿光栅板，有利于增强光学全息成像的效果，且通过投影式光刻方式结合晶圆键合制作所述高深宽比结构斜齿光栅板，可以加快制作速度，提高生产效率。

Description

一种高深宽比结构斜齿光栅板的制作方法及光栅板

技术领域

本发明属于光学全息成像技术领域，涉及一种高深宽比结构斜齿光栅板的制作方法及光栅板。

背景技术

光栅板是具有空间周期性结构的精密光学元件。通过利用光的衍射原理对复色光进行分解，实现被拍物体在相位以及振幅上的转换，人类的大脑会通过双眼的视觉差将不同角度的几幅画面进行加工处理，形成由深度的图像。广泛地应用于宾馆、酒店、商场、体育馆、机场候机楼、候车亭等户内广告灯箱及婚纱影楼、人物写真、装饰画类。

在现有技术中，在集成电路芯片制造上，通过浸没式光刻机光刻，将光刻胶进行曝光处理后结合刻蚀处理需要去除的部分，能制造出对称的齿型栅板，例如直角型、倒斜角型或者斜角型，对称型的光栅板的三维成像效果较差，为改进三维成像效果，一种斜齿形光栅被开发出来，目前斜齿形光栅都是用电子束直写的方式，速度很慢，写一片8寸晶圆需要2到5个小时，而且写出来的光栅深度/宽度比很有限。

发明内容

本发明实施例提供一种高深宽比结构斜齿光栅板的制作方法，旨在解决已有制作方法上的制作速度慢，制造出来的斜齿型光栅板深宽比有限，从而降低生产成本、且成像效果差的问题。

本发明实施例是这样实现的，提供一种高深宽比结构斜齿光栅板的制作方法，包括步骤:

对衬底进行直角刻蚀形成凹槽；

对所述凹槽的一侧进行斜角刻蚀形成第一斜角；

在形成所述第一斜角的衬底上设置第一介质膜并进行晶圆键合形成倒斜角；

对形成所述倒斜角的衬底进行斜角刻蚀形成第二斜角，得到非对称斜齿光栅板；

在所述非对称斜齿光栅板上设置第二介质膜，进行键合及刻蚀形成高深宽比结构斜齿光栅板。

更进一步地，所述对所述凹槽的一侧进行斜角刻蚀形成第一斜角的步骤具体包括：

将光掩膜板对应所述凹槽的位置向所述凹槽的第一侧偏离设置；

对已形成所述凹槽的衬底上的光刻胶进行光刻，并对中间层进行刻蚀，使所述凹槽的第一侧直角区域露出、第二侧直角区域保留所述光刻胶的覆盖；

对所述凹槽的第一侧直角区域进行刻蚀形成所述第一斜角。

更进一步地，所述在形成所述第一斜角的衬底上设置第一介质膜并进行晶圆键合形成倒斜角的步骤具体包括：

在形成所述第一斜角的衬底的凹槽内设置所述第一介质膜形成介质膜凹槽；

对形成所述介质膜凹槽的衬底进行研磨及晶圆键合；

将完成所述晶圆键合的衬底进行翻转，对介质膜凹槽上层的衬底进行研磨；

对研磨后的衬底进行刻蚀，去除所述介质膜凹槽内的所述第一介质膜，形成倒斜角。

更进一步地，所述对形成所述倒斜角的衬底进行斜角刻蚀形成第二斜角，得到非对称斜齿光栅板的步骤具体包括：

将所述光掩膜板对应形成所述倒斜角的衬底的位置向所述衬底的第一侧偏离设置；

对已形成所述倒斜角的衬底上的光刻胶进行光刻，并对中间层进行刻蚀，使形成所述倒斜角的凹槽第一侧直角区域露出、第二侧倒斜角区域保留所述光刻胶的覆盖；

对形成所述倒斜角的凹槽的第一侧直角区域进行刻蚀形成所述第二斜角得到斜齿光栅板。

更进一步地，所述在所述非对称斜齿光栅板上设置第二介质膜的步骤具体包括：

在所述非对称斜齿光栅板上设置所述第二介质膜进行全覆盖；

对所述非对称斜齿光栅板上表面进行研磨，去除置于所述斜齿光栅板上表面的所述第二介质膜。

更进一步地，所述进行键合及刻蚀形成高深宽比结构斜齿光栅板的具体步骤包括：

让研磨后的两片所述非对称斜齿光栅板进行键合，将置于上层的所述非对称斜齿光栅板相对于下层的所述非对称斜齿光栅板向一侧偏置，让上层及下层形成有所述第二介质膜的部分位置对应；

对键合后的上层所述非对称斜齿光栅板进行研磨，去除上层所述第二介质膜上表面的衬底；

通过刻蚀去除所述非对称斜齿光栅板的所述第二介质膜，并多次重复执行设置第二介质膜、研磨、键合、再研磨以及刻蚀的过程，形成高深宽比结构斜齿光栅板。

更进一步地，对衬底进行直角刻蚀形成凹槽的步骤具体包括：

将所述光掩膜板设置在所述衬底正上方；

对形成在所述衬底上的光刻胶进行光刻，并对中间层进行刻蚀；

对所述衬底进行所述直角刻蚀形成凹槽。

更进一步地，在将光掩膜板对应所述凹槽的位置向所述凹槽的第一侧偏离设置的步骤之前，还包括步骤：

除去已形成所述凹槽的衬底上的所述光刻胶及中间层；

对已形成所述凹槽的衬底重新旋涂光刻胶及中间层进行完整覆盖。

本发明还提供一种光栅板，包括权利要求一至八任一所述的高深宽比结构斜齿光栅板的制作方法。

本发明所达到的有益效果：本发明由于对所述衬底进行所述直角刻蚀得到具有所述凹槽的衬底，再进行所述斜角刻蚀形成所述第一斜角，并在形成所述第一斜角后的衬底上设置所述第一介质膜后进行晶圆键合，形成具有所述倒斜角的凹槽，再进行斜角刻蚀形成所述第二斜角后的得到所述非对称斜齿光栅板，然后重复多次执行在所述非对称斜齿光栅板设置第二介质膜进行研磨、键合以及刻蚀的步骤，最终得到一种高深宽比结构斜齿光栅板，并且斜齿为非对称的单方向斜齿，有利于增强光学全息成像的效果，而通过投影式光刻方式结合晶圆键合制作所述高深宽比结构斜齿光栅板，可以加快制作速度，提高生产效率。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种高深宽比结构斜齿光栅板的制作方法的流程图；

图2是图1中步骤102的一种具体实施例的流程图；

图3是图1中步骤103的一种具体实施例的流程图；

图4是图1中步骤104的一种具体实施例的流程图；

图5是图1中步骤105的一种具体实施例的流程图；

图6是图1中步骤105的另一种具体实施例的流程图；

图7是图1中步骤101的一种具体实施例的流程图；

图8是本申请实施例提供的另一种高深宽比结构斜齿光栅板的制作方法的流程图；

图9是本申请实施例提供的第一斜角的结构示意图；

图10是本申请实施例提供的另一种第一斜角的结构示意图；

图11是本申请实施例提供的倒斜角的结构示意图；

图12是本申请实施例提供的另一种倒斜角的结构示意图；

图13是本申请实施例提供的另一种倒斜角的结构示意图；

图14是本申请实施例提供的另一种倒斜角的结构示意图；

图15是本申请实施例提供的另一种倒斜角的结构示意图；

图16是本申请实施例提供的第二斜角的结构示意图；

图17是本申请实施例提供的另一种第二斜角的结构示意图；

图18是本申请实施例提供的第二介质膜的结构示意图；

图19是本申请实施例提供的另一种第二介质膜的结构示意图；

图20是本申请实施例提供的斜齿光栅板键合的结构示意图；

图21是本申请实施例提供的另一种斜齿光栅板键合的结构示意图；

图22是本申请实施例提供的高深宽比结构斜齿光栅板的结构示意图；

图23是本申请实施例提供的另一种高深宽比结构斜齿光栅板结构示意图；

图24是本申请实施例提供的凹槽的结构示意图；

图25是本申请实施例提供的另一种凹槽的结构示意图。

其中，1、衬底，2、凹槽，3、光掩膜板，4、第一斜角，5、第一介质膜，6、倒斜角，7、第二斜角，8、光刻胶，9、中间层，10、第二介质膜。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在现有技术中，在集成电路芯片制造上，通过浸没式光刻机光刻，将光刻胶进行曝光处理后结合刻蚀处理需要去除的部分，能制造出对称的齿型栅板，例如直角型、倒斜角型或者斜角型；本发明通过对衬底进行直角刻蚀得到具有凹槽的衬底，再进行斜角刻蚀形成第一斜角，并在形成第一斜角后的衬底上设置第一介质膜后进行晶圆键合，形成具有倒斜角的凹槽，再进行斜角刻蚀形成第二斜角后的得到非对称斜齿光栅板，然后重复多次执行在非对称斜齿光栅板设置第二介质膜进行研磨、键合以及刻蚀的步骤，最终得到一种高深宽比结构斜齿光栅板，并且斜齿为非对称的单方向斜齿，有利于增强光学全息成像的效果，而通过投影式光刻方式结合晶圆键合制作高深宽比结构斜齿光栅板，可以加快制作速度，提高生产效率。

实施例一

如图1所示，示出了根据本申请的高深宽比结构斜齿光栅板的制作方法的一个实施例的流程图。上述的高深宽比结构斜齿光栅板的制作方法，包括步骤：

步骤101，对衬底1进行直角刻蚀形成凹槽2。

具体的，可以将光掩膜板3设置在衬底1的正上方，两边与衬底1对齐设置。可以通过光刻机让紫外光照射光掩膜板3，对衬底1上层的保护层进行除去，光刻机可以是浸没式光刻机，沉浸式光刻机精度高。对衬底1表面进行直角刻蚀可以是通过干法刻蚀机进行，通过等离子体与没有保护层保护的区域的表面进行物理或者化学反应进一步在衬底1表面形成凹槽2。衬底1的材料可以是硅(Si)、二氧化硅(SiO₂)。凹槽2的形状可以是直角形状。其中，干法刻蚀是用等离子体进行薄膜刻蚀的技术，当气体以等离子体形式存在时，根据被刻蚀衬底材料，选择合适的气体，就可以更快地与衬底材料进行反应，实现刻蚀去除的目的。

步骤102，对凹槽2的一侧进行斜角刻蚀形成第一斜角4。

具体的，光掩膜板3可以是相对于凹槽2的位置向一侧偏置设置，对垂直方向上的材料进行曝光，其中，一侧可以是左侧也可以是右侧，根据需要进行设置。沉浸式光刻机让紫外线照射光掩膜板3，通过光掩膜板3的凹槽2位对偏置的垂直方向的保护层进行除去，根据光掩膜板3偏置的那一侧，通过干法刻蚀机发出等离子体与没有保护层的那侧的衬底1区域进行斜角刻蚀，形成第一斜角4。这样，能够在衬底1上刻蚀出具有第一斜角4的凹槽2，并且光掩膜板3进行偏置，而不是重新选取，能够节约光掩膜板3的数量，从而降低成本。

需要理解的是，在本发明实施例中，所指的第一侧为左侧，以附图的方向为参考。

步骤103，在形成第一斜角4的衬底1上设置第一介质膜5并进行晶圆键合形成倒斜角6。

其中，第一介质膜5可以有多种选择或者多种组合选择，例如：衬底材料为硅，第一介质膜5为二氧化硅、氮化硅或者多晶硅，又例如：衬底材料为二氧化硅，则介质为硅、氮化硅或者多晶硅。在形成了第一斜角4的衬底1上沉积第一介质膜5，可以通过物理气相沉积(PVD)或者化学气相沉积(CVD)进行，并且第一介质膜5与衬底材料对湿法刻蚀液具有不同的耐刻蚀性能。

具体的，在形成第一斜角4的凹槽2内沉积介质，形成第一介质膜5之后，可以是通过化学机械研磨，让介质膜5与衬底1结合后的表面变得平坦。然后对完成研磨后的衬底1进行一个晶圆键合，在衬底1上面增加一层衬底1(晶圆)，将两层晶圆结合在一起形成一体，衬底1的厚度可以是相同的，当然可以存在合理范围内的误差。形成倒斜角6可以是将完成晶圆键合后的衬底1进行翻转，使得原来第一斜角4的位置转换为倒斜角6。

步骤104，对形成倒斜角6的衬底1进行斜角刻蚀形成第二斜角7，得到非对称斜齿光栅板。

具体的，光掩膜板3可以是相对于形成倒斜角6的衬底1的位置向凹槽2的一侧偏置，对垂直方向上的材料进行曝光，其中，一侧可以是指凹槽2的直角边这一侧。沉浸式光刻机可以让紫外线照射光掩膜板3，对垂直方向的凹槽2直角边侧的保护层进行除去，其中，保护层可以是光刻胶8及中间层9，通过干法刻蚀机发出等离子体对去除保护层的下层的衬底1区域进行斜角刻蚀，形成第二斜角7，也即是得到一个非对称斜齿光栅板。第二斜角7对应的第二斜边与第一斜角4翻转过后形成的倒斜角6对应的倒斜边可以是平行且等长的两条边。这样，有利于获取到刻有锯齿图形的非对称凹槽2的衬底1，对应凹槽2的两侧形成凸起，通过斜角刻蚀也降低了工艺难度。

步骤105，在非对称斜齿光栅板上设置第二介质膜，进行键合及刻蚀形成高深宽比结构斜齿光栅板。

具体的，可以通过CVD或者PVD在非对称斜齿光栅板上沉积一层刻蚀介质层进行全覆盖，并且非对称斜齿光栅板上的斜齿形凹槽中全部填充有刻蚀介质层，使其形成第二介质膜10，第二介质膜10与光栅板对湿法刻蚀液具有不同的耐刻蚀性能，所以可以通过对湿法刻蚀液进行调配对不同材料进行刻蚀。对于覆盖在非对称斜齿光栅板上层的第二介质膜10进行去除可以是通过化学机械进行研磨，使得表面平整化，让光栅板的上表面露出，然后可以通过使用两个填充了第二介质膜10并进行研磨过的非对称斜齿光栅板进行键合，让置于上层的光栅板相对于下层的光栅板向一侧移动，使得上下光栅板上的第二介质膜10的位置对应。通过进行湿法刻蚀，可以将设置有第二介质膜10的光栅板浸泡在腐蚀液中，腐蚀液会对第二介质膜10进行腐蚀，但是因为腐蚀液的选择性刻蚀，所以对光栅板不会造成影响。并且通过对步骤105进行多次执行，直到形成一个高深宽比结构的光栅板，其中，深宽比跟斜齿的角度有关，设斜齿底部角度为θ，斜齿长度/宽度>0.7/cosθ，则达到高深宽比，例如：角度为60°，长为宽的两倍，则达到高深宽比。

本发明由于通过对衬底1进行直角刻蚀得到具有凹槽2的衬底1，再进行斜角刻蚀形成第一斜角4，并在形成第一斜角4后的衬底1上设置第一介质膜5后进行晶圆键合，形成具有倒斜角6的凹槽2，再进行斜角刻蚀形成第二斜角7后的得到非对称斜齿光栅板，保证成本可控，且降低了工艺难度；然后重复多次执行在非对称斜齿光栅板设置第二介质膜10进行研磨、键合以及刻蚀的步骤，最终得到一种高深宽比结构斜齿光栅板，并且斜齿为非对称的单方向斜齿，最终形成具有高深宽比结构斜齿光栅板，有利于增强光学全息成像的效果，而通过投影式光刻方式结合晶圆键合制作高深宽比结构斜齿光栅板，可以加快制作速度，提高生产效率。

实施例二

如图2所示，为本发明实施例提供的另一种高深宽比结构斜齿光栅板的制作方法的实施例流程图。结合附图9-10所示的具体实施例结构示意图，在实施例一的基础上，上述步骤102具体包括：

步骤201，将光掩膜板3对应凹槽2的位置向凹槽2的第一侧偏离设置；

步骤202，对已形成凹槽2的衬底1上的光刻胶8进行光刻，并对中间层9进行刻蚀，使凹槽2的第一侧直角区域露出、第二侧直角区域保留光刻胶8的覆盖；

步骤203，对凹槽2的第一侧直角区域进行刻蚀形成第一斜角4。

具体的，通过旋涂工艺将光刻胶8和中间层9旋涂在衬底1的上表面，衬底1、置于衬底1上的中间层9、以及置于中间层9上的光刻胶8三者构成膜层结构，从下至上依次设置。光刻胶8可以是光敏材料，曝光后会被显影液洗掉；中间层9的材料可以是抗反射层、碳涂层或者硬掩膜层等，可以采用树脂、SiO₂、SiN等材料。通过设置成不同的材料，与衬底1材料相比具有耐刻蚀能力上的区别，可将需要刻蚀的地方刻蚀出图形的同时，也不会影响其他材料。因此中间层9可以将上层光刻胶8形成的图形转移至衬底1。添加中间层9对于小尺寸的图形可以降低对沉底对曝光的反射，保证光刻工艺的分辨率。

更具体的，向第一侧偏置设置，偏置的距离可以是凹槽2的一半宽度，偏置的方向可以是左边，也可以是右边，根据具体情况而定。当然，还可以设置有容差范围，例如：偏差不超过凹槽2宽度的10％，凹槽2宽度为10mm，则偏置的距离为5mm±0.1mm。光掩膜板3上的图形在光刻时转移到光刻胶8上，当沉浸式光刻机将紫外光线照射到光掩膜板3上，将会对置于最上层的光刻胶8进行垂直方向上的曝光，曝光区的光刻胶8可以被后续的显影液洗掉，紧接着会对中间层9进行垂直方向上的干法刻蚀，光刻胶8上的图形会转移到中间层9，当中间层9打开后，凹槽2的第一侧的直角区域会暴露出来，等离子体进一步会对暴露出来的直角区域进行斜角刻蚀，最终形成具有第一斜角4的衬底1，也即是衬底1在有光刻胶8保护的垂直方向的区域被保留下来，无光刻胶8保护的区域被刻蚀出斜角光栅图，并且在已经完成了直角刻蚀的部分，不会受到斜角刻蚀的影响。

这样，通过将光掩膜板3相对于凹槽2的位置向第一侧偏置，可以减少对光掩膜板3的使用数量，节约成本；对垂直方向上的光刻胶8及中间层9进行光刻之后，使得凹槽2第一侧的直角区域露出，并对第一侧的直角区域进行斜角刻蚀，有利于在衬底1上得到具有第一斜角4图形的凹槽2。

实施例三

如图3所示，为本发明实施例提供的另一种高深宽比结构斜齿光栅板的制作方法的实施例流程图，结合附图11-15所示的具体实施例结构示意图，在实施例一至二的基础上，上述步骤103具体包括：

步骤301，在形成第一斜角4的衬底1的凹槽2内设置第一介质膜5形成介质膜凹槽；

步骤302，对形成介质膜凹槽的衬底1进行研磨及晶圆键合；

步骤303，将完成晶圆键合的衬底1进行翻转，对介质膜凹槽上层的衬底进行研磨；

步骤304，对研磨后的衬底1进行刻蚀，去除介质膜凹槽内的第一介质膜5，形成倒斜角6。

具体的，可以通过薄膜工艺手段中PVD或者CVD方法在衬底1上沉积一层刻蚀介质膜(第一介质膜5)，第一介质膜5与衬底1的耐刻蚀性能不同。第一介质膜5设置在形成有第一斜角4的凹槽2内，形成由第一介质膜5沉积的介质膜凹槽，对凹槽2结构进行保护，其中，可以是通过化学机械研磨，将沉积了第一介质膜5的衬底1的表面进行研磨，让表面变得更加平坦，有利于湿法刻蚀出绒面，并且化学机械研磨能够精准控制研磨厚度，让上表面保持平整。

更具体的，对衬底1进行晶圆键合可以是将两片硅晶片(衬底材料，也称晶圆)进行清洗和活化处理后，在一定条件下直接结合在一起，在一种或者多种作用力下，合成为一体的衬底1。将形成有介质膜凹槽且已合成为一体的衬底1进行翻转180°，介质膜凹槽位于两片硅晶片之间，并且键合后增加的硅晶片将置于下层，未键合前的衬底1即介质膜凹槽置于上层。可以是再次通过化学机械研磨将键合后位于介质膜凹槽上层的硅晶片进行去除，让介质膜凹槽的顶边与衬底1的顶边置于同一平面，让平面变得平整。对研磨后的衬底1进行刻蚀可以是进行湿法刻蚀，将衬底1放在能够与第一介质膜5材料进行相互作用的腐蚀液里，但又不与衬底1材料相互作用，让腐蚀液将介质膜凹槽内的介质膜5进行去除，使得第一斜角4转换为倒斜角6，但却没有经过倒斜角6刻蚀。形成倒斜角6的凹槽2上的光刻胶8以及中间层9可以是重新通过旋涂工艺进行旋涂在衬底1表面的，并且覆盖在整个衬底1表面以及凹槽2内，形成新的搭配，有利于形成尺寸更小、效果更好的光栅图形。

这样，通过增加第一介质膜5先对形成第一斜角4的凹槽2进行保护，然后采用对衬底1进行晶圆键合形成一体并翻转，再进行研磨和湿法刻蚀去除第一介质膜5，让凹槽2保留下来，并且在未使用倒斜角刻蚀的前提下，还将第一斜角4转换为倒斜角6，有利于降低工艺难度，且通过投影式光刻方式结合晶圆键合制作所述高深宽比结构斜齿光栅板，可以加快制作速度，提高生产效率。

实施例四

如图4所示，为本发明实施例提供的另一种高深宽比结构斜齿光栅板的制作方法的实施例流程图，结合附图16-17所示的具体实施例结构示意图，在实施例一至三的基础上，上述步骤104具体包括：

步骤401，将光掩膜板3对应形成倒斜角6的衬底1的位置向衬底1的第一侧偏离设置；

步骤402，对已形成倒斜角6的衬底1上的光刻胶8进行光刻，并对中间层9进行刻蚀，使形成倒斜角6的凹槽2第一侧直角区域露出、第二侧倒斜角区域保留光刻胶8的覆盖；

步骤403，对形成倒斜角6的凹槽2的第一侧直角区域进行刻蚀形成第二斜角7，得到斜齿光栅板。

具体的，可以是将光掩膜板3可以是对应形成倒斜角6的衬底1的位置向衬底1的第一侧偏置，若倒斜角6位于衬底1上凹槽2的右侧(左侧)，则该处向衬底1的第一侧偏置可以是向凹槽2的左侧(右侧)，并且偏置的方向与将光掩膜板3对应凹槽2的位置向凹槽2的第一侧偏离的方向可以是同一个方向。偏置的距离可以是凹槽2的一半宽度，最好是每次偏置的距离是相等的。当然，可以设置有容差范围，例如：偏差不超过凹槽2宽度的10％，凹槽2宽度为10mm，则偏置的距离为5mm±0.1mm。

更具体的，在对凹槽2完成斜角刻蚀形成第一斜角4后，沉浸式光刻机将紫外光线再次照射到光掩膜板3上，对置于最上层的光刻胶8进行垂直方向上的曝光，曝光区的光刻胶8可以被后续的显影液洗掉，紧接着会对中间层9进行垂直方向上的干法刻蚀，光刻胶8上的图形会转移到中间层9，当中间层9被打开后，已形成倒斜角6的凹槽2的第一侧直角区域会露出，等离子体对第一侧直角区域的部分进行斜角刻蚀，最终形成具有第二斜角7的衬底1，中间层9上的图形将会转移形成有第二斜角7的凹槽2上，也即是衬底1在有光刻胶8保护的垂直方向的区域被保留下来，被保护的地方可以有凹槽2的部分，还可以有衬底1的上表面没有形成凹槽2的部分；无光刻胶8保护的区域被刻蚀出光栅图形。在完成第二斜角7的刻蚀后，可以通过光刻胶剥离液将形成在已刻蚀有第二斜角7的衬底1上的光刻胶8及中间层9去除，并且通过旋涂工艺对已形成第二斜角7的衬底1重新旋涂光刻胶8及中间层9，形成新的搭配，有利于形成尺寸更小、效果更好的光栅图形。

这样，通过将光掩膜板3向已形成倒斜角6的凹槽2的位置向第一侧偏置，而没有重新使用光掩膜板3，可以节约光掩膜板3的使用数量，节约成本；让形成倒斜角6的凹槽2的第一侧直角区域露出有利于通过斜角刻蚀出第二斜角7，并将图形转移到形成第二斜角7处的衬底1上，得到非对称的斜齿光栅板，可以降低工艺难度，还有利于提高全息成像的效果。

实施例五

如图5所示，为本发明实施例提供的另一种高深宽比结构斜齿光栅板的制作方法的实施例流程图，结合附图18-19所示的具体实施例结构示意图，在实施例一至四的基础上，上述步骤105具体包括：

步骤501，在非对称斜齿光栅板上设置第二介质膜10进行全覆盖；

步骤502，对非对称斜齿光栅板上表面进行研磨，去除置于非对称斜齿光栅板上表面的第二介质膜10。

其中，设置第二介质膜10的材料可以是与第一介质膜5的材料相同，也可以不同，只要与光栅板的刻蚀能力不同即可。设置第二介质膜10可以是完全覆盖在非对称斜齿光栅板上，对非对称斜齿光栅板进行研磨可以是通过化学机械研磨，让非对称斜齿光栅板的上表面露出来，去除多余的第二介质膜10部分，同时还可以控制研磨的厚度并保持上表面平整。

这样，去除非对称斜齿光栅板上层多余的第二介质膜10，有利于两片光栅板进行键合，形成高深宽比结构的光栅板。

实施例六

如图6所示，为本发明实施例提供的另一种高深宽比结构斜齿光栅板的制作方法的实施例流程图，结合附图20-23所示的具体实施例结构示意图，在实施例一至五的基础上，上述步骤105具体还包括：

步骤601，让研磨后的两片非对称斜齿光栅板进行键合，将置于上层的非对称斜齿光栅板相对于下层的斜齿光栅板向一侧偏置，让上层及下层形成有第二介质膜的部分位置对应；

步骤602，对键合后的上层斜齿光栅板进行研磨，去除上层第二介质膜10上表面的衬底；

步骤603，通过刻蚀去除非对称斜齿光栅板的第二介质膜10，并多次重复执行设置第二介质膜10、研磨、键合、再研磨以及刻蚀的过程，形成高深宽比结构斜齿光栅板。

具体的，对研磨后的光栅板进行键合可以是让两片光栅板结合，让置于上层的光栅板相对于下层的光栅板向左侧(右侧)移动，使得上层以及下层的光栅板上设置的第二介质膜10位置对齐(第二介质膜10的两边位于同一方向上)，并且对键合后的光栅板进行化学机械研磨，去除上层第二介质膜10上表面的衬底材料，使得上表面变得平整，有利于加工。对研磨后的非对称斜齿光栅板进行刻蚀可以是湿法刻蚀，可以是选择性对第二介质膜10进行刻蚀，化学物质会与介质膜材料进行化学反应将介质膜腐蚀掉，且不会对光栅板材料造成影响，再次得到的非对称斜齿光栅板的深宽比高于上一次的得到的非对称斜齿光栅板，重复多次执行步骤501至502以及步骤601至603后，可以形成具有高深宽比的斜齿光栅，得到高深宽比结构斜齿光栅板，其中，光栅板上形成的斜齿形凹槽可以是多个相同且平行的设置在在衬底1上，所达到的深度至少是衬底深度的一半以上，且等间隔设置。

这样，通过设置好第二介质膜10进行研磨后，再将两片研磨好的非对称斜齿光栅板进行键合、再研磨以及湿法刻蚀去除非对称光栅板上多余的第二介质膜10，并多次重复执行步骤501至502以及601至603，能够形成高深宽比结构斜齿光栅板，有利于提高全息成像的效果，且通过投影式光刻方式结合晶圆键合制作高深宽比结构斜齿光栅板，可以加快制作速度，提高生产效率。

实施例七

如图7所示，为本发明实施例提供的另一种高深宽比结构斜齿光栅板的制作方法的实施例流程图，结合附图24-25示的具体实施例结构示意图，在实施例一的基础上，上述步骤101具体包括：

步骤701，将光掩膜板3设置在衬底1正上方；

步骤702，对形成在衬底1上的光刻胶8进行光刻，并对中间层9进行刻蚀；

步骤703，对衬底1进行直角刻蚀形成凹槽2。

其中，光刻胶8、中间层9以及衬底1采用的刻蚀工艺不一样，所以达到的效果也不一样，可以是选择不同的刻蚀气体使得刻蚀工艺有选择性的对某一个材料具有较强的刻蚀力，并且不影响对其他材料，例如：在对光刻胶8及中间层9进行刻蚀，但是不会影响对衬底1的刻蚀。

具体的，光掩膜板3对光刻胶8进行光刻，被光束照射到的垂直方向的曝光区域，材料的极性会发生改变，后续可以被显影液洗掉，没有曝光的区域会被保留下来，进一步通过干法刻蚀机对中间层9进行干法刻蚀，保留需要刻蚀的区域，刻蚀出图形。中间层9完成图形刻蚀之后，进一步对衬底1进行直角刻蚀形成凹槽2，让中间层9已刻蚀的图形将会转移至凹槽2。在形成凹槽2之后，可以将上方的光刻胶8及中间层9通过光刻胶剥离液去除，并且对凹槽2重新旋涂光刻胶8及中间层9，形成新的搭配，有利于形成尺寸更小、效果更好的光栅图形。

这样，通过先将光掩膜板3上的图形通过对光刻胶8进行光刻，进一步对中间层9进行刻蚀，最后对衬底1进行直角刻蚀，有利于将光掩膜板3上的图形转移光刻胶8上，然后光刻胶8再将图形转移到中间层9，中间层9再将图形转移至凹槽2上。

实施例八

如图8所示，为本发明实施例提供的另一种高深宽比结构斜齿光栅板的制作方法的实施例流程图，在实施例一的基础上，在步骤201之前，具体还包括：

步骤801，除去形成在已刻蚀有凹槽2的衬底1上的光刻胶8及中间层9；

步骤802，对已形成凹槽2的衬底1重新旋涂光刻胶8及中间层9进行完整覆盖。

具体的，在对衬底1的凹槽2的第一侧直角区域进行斜角刻蚀之前，衬底1上的光刻胶8以及中间层9可以是重新通过旋涂工艺进行旋涂在衬底1凹槽2表面的。自旋涂之前，可以先使用光刻胶剥离液去除在对衬底1进行直角刻蚀后残余的光刻胶8以及中间层9，剥离液可以是酸性或者碱性溶液。即对凹槽2第一侧直角区域进行斜角刻蚀与对衬底1进行直角刻蚀上层的光刻胶8及中间层9并非同一层。

这样，通过对凹槽2的第一侧直角区域进行斜角刻蚀之前重新旋涂光刻胶8以及中间层9，形成新的搭配，有利于形成尺寸更小、效果更好的光栅图形。

实施例九

本发明实施例还提供一种光栅板，包括实施例一至八任一高深宽比结构斜齿光栅板的制作方法。

在该光栅板上能够实现上述实施例一至八的任一高深宽比结构斜齿光栅板的制作方法的具体实施方式，并且能达到相同的有益效果，为避免重复，在此不再赘述。

本发明通过浸没式光刻机将紫外光束照射在光掩膜板3上，对光刻胶8进行光刻，再通过干法刻蚀对中间层9进行刻蚀后，光掩膜板3上的图形将会刻蚀到中间层9，再通过干法刻蚀对衬底1进行直角刻蚀得到凹槽2，凹槽2上刻蚀有中间层9转移的图形，再将光掩膜板3对应凹槽2的位置向凹槽2的第一侧进行偏置，偏置后进行斜角刻蚀形成第一斜角4，节约光掩膜板3的数量，从而降低成本；并且在形成第一斜角4的衬底1上沉积第一介质膜5，然后通过晶圆键合后进行翻转后进行化学机械研磨，并进行选择性的湿法刻蚀，形成具有倒斜角6的凹槽2，之后将光掩膜板3向凹槽2的第一侧偏置进行斜角刻蚀形成具有第二斜角7的非对称斜齿光栅板，两次刻蚀均采用斜角刻蚀能够降低工艺难度；在光栅板上设置第二介质膜10进行研磨以及键合后再次研磨，最后通过湿法刻蚀将第二介质膜10去除，然后重复进行设置第二介质膜10、研磨、键合以及湿法刻蚀这个过程，最终形成具有高深宽比结构的光栅板，有利于增强光学全息成像的效果，且通过投影式光刻方式结合晶圆键合制作高深宽比结构斜齿光栅板，可以加快制作速度，提高生产效率。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、或者装置中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高深宽比结构斜齿光栅板的制作方法，其特征在于，包括步骤:

对衬底进行直角刻蚀形成凹槽；

对所述凹槽的一侧进行斜角刻蚀形成第一斜角；

在形成所述第一斜角的衬底的凹槽内设置所述第一介质膜形成介质膜凹槽；

对形成所述介质膜凹槽的衬底进行研磨及晶圆键合；

将完成所述晶圆键合的衬底进行翻转，对介质膜凹槽上层的衬底进行研磨；

对研磨后的衬底进行刻蚀，去除所述介质膜凹槽内的所述第一介质膜，形成倒斜角；

对形成所述倒斜角的衬底进行斜角刻蚀形成第二斜角，第二斜角对应的第二斜边与第一斜角翻转过后形成的倒斜角对应的倒斜边平行且等长，得到非对称斜齿光栅板；

在所述非对称斜齿光栅板上设置第二介质膜进行全覆盖，对所述非对称斜齿光栅板上表面进行研磨，去除所述第二介质膜；

研磨后的两片所述非对称斜齿光栅板进行键合，上层的所述非对称斜齿光栅板及下层的所述非对称斜齿光栅板形成有所述第二介质膜的部分位置对应；

对键合后的上层所述非对称斜齿光栅板进行研磨，去除上层所述第二介质膜上表面的衬底；

通过刻蚀去除所述非对称斜齿光栅板的所述第二介质膜，并多次重复执行设置第二介质膜、研磨、键合、再研磨以及刻蚀的过程，形成高深宽比结构斜齿光栅板。

2.如权利要求1所述的高深宽比结构斜齿光栅板的制作方法，其特征在于，所述对所述凹槽的一侧进行斜角刻蚀形成第一斜角的步骤具体包括：

将光掩膜板对应所述凹槽的位置向所述凹槽的第一侧偏离设置；

对已形成所述凹槽的衬底上的光刻胶进行光刻，并对中间层进行刻蚀，使所述凹槽的第一侧直角区域露出、第二侧直角区域保留所述光刻胶的覆盖；

对所述凹槽的第一侧直角区域进行刻蚀形成所述第一斜角。

3.如权利要求2所述的高深宽比结构斜齿光栅板的制作方法，其特征在于，所述对形成所述倒斜角的衬底进行斜角刻蚀形成第二斜角，得到斜齿光栅板的步骤具体包括：

将所述光掩膜板对应形成所述倒斜角的衬底的位置向所述衬底的第一侧偏离设置；

对已形成所述倒斜角的衬底上的光刻胶进行光刻，并对中间层进行刻蚀，使形成所述倒斜角的凹槽第一侧直角区域露出、第二侧倒斜角区域保留所述光刻胶的覆盖；

对形成所述倒斜角的凹槽的第一侧直角区域进行刻蚀形成所述第二斜角，得到斜齿光栅板。

4.如权利要求2所述的高深宽比结构斜齿光栅板的制作方法，其特征在于，对衬底进行直角刻蚀形成凹槽的步骤具体包括：

将所述光掩膜板设置在所述衬底正上方；

对形成在所述衬底上的光刻胶进行光刻，并对中间层进行刻蚀；

对所述衬底进行所述直角刻蚀形成凹槽。

5.如权利要求2所述的高深宽比结构斜齿光栅板的制作方法，其特征在于，在将光掩膜板对应所述凹槽的位置向所述凹槽的第一侧偏离设置的步骤之前，还包括步骤：

除去已形成所述凹槽的衬底上的所述光刻胶及中间层；

对已形成所述凹槽的衬底重新旋涂光刻胶及中间层进行完整覆盖。

6.一种光栅板，其特征在于，包括权利要求1-5任一所述的高深宽比结构斜齿光栅板的制作方法制作的光栅板。

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