CN111868892A - 使用法拉第笼的等离子体蚀刻方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及使用法拉第笼的等离子体蚀刻方法,其包括以下步骤:在具有设置在其上表面的网部的法拉第笼中设置用于蚀刻的基板材料;用遮板遮挡网部的至少一部分,然后对用于蚀刻的基板材料进行等离子体蚀刻;以及通过在使遮板沿着从法拉第箱的外部部分到其中心部分的方向移动的同时进行等离子体蚀刻来在用于蚀刻的基板材料上形成图案部分,其中图案部分的深度沿着从用于蚀刻的基板材料的一侧到其另一侧的方向逐渐变化。
Description
技术领域
本申请要求于2018年6月29日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2018-0075361号的优先权和权益,其全部内容通过引用并入本文。
本发明涉及使用法拉第笼的等离子体蚀刻方法。
背景技术
近来,由于对用于实现增强现实(augmented reality,AR)、混合现实(mixedreality,MR)或虚拟现实(virtual reality,VR)的显示单元关注增加,对显示单元进行了积极的研究。用于实现增强现实、混合现实或虚拟现实的显示单元包括衍射光栅导光板(其利用基于光的波特性的衍射)。衍射光栅导光板包括衍射光栅图案,该衍射光栅图案可以在内部反射或者全部且在内部反射入射光以将进入衍射光栅导光板的光引导至一个点。
使用各种方法来制造衍射光栅导光板。通常,衍射光栅导光板通过利用模具的压印法来制造。在这种情况下,用于衍射光栅导光板的模具可以通过对蚀刻基板进行等离子体蚀刻以形成衍射光栅图案来制造。然而,存在的问题在于难以精确地形成期望的图案,因为在通过进行等离子体蚀刻来制造用于衍射光栅导光板的模具的过程期间,在蚀刻基板的图案部分区域中形成针状结构(草状)。
因此,需要能够通过抑制在等离子体蚀刻过程期间形成针状结构来形成更精确的图案的技术。
发明内容
技术问题
本发明致力于提供使用法拉第笼的等离子体蚀刻方法,该方法能够有效地抑制形成针状结构。
技术方案
本发明的一个示例性实施方案提供了使用法拉第笼的等离子体蚀刻方法,该等离子体蚀刻方法包括:在具有设置在其上侧的网部的法拉第笼中设置蚀刻基板;用遮板遮挡网部的至少一部分然后对蚀刻基板进行等离子体蚀刻;以及通过在使遮板沿着从法拉第笼的外部部分到中心部分的方向移动的同时进行等离子体蚀刻来在蚀刻基板上形成图案部分,其中图案部分的深度沿着从蚀刻基板的一侧到另一侧的方向逐渐变化。
有益效果
根据本发明的示例性实施方案的使用法拉第笼的等离子体蚀刻方法可以抑制针状结构的形成并且容易在蚀刻基板上形成具有深度梯度的图案部分。
本发明的效果不限于上面提到的效果,并且本领域技术人员可以从本说明书和附图中清楚地理解上面未提到的其他效果。
附图说明
图1是示出测量相对于从法拉第笼的网部到蚀刻基板的距离的蚀刻速率的结果的图。
图2是示意性地示出根据本发明的一个示例性实施方案的使用法拉第笼的等离子体蚀刻方法的图。
图3是示意性地示出根据本发明的示例性实施方案的使用法拉第笼的倾斜等离子体蚀刻方法的图。
图4a是示出根据本发明的实施例1的使用法拉第笼的等离子体蚀刻方法中的遮板的初始位置的图,以及图4b是示出根据比较例1的使用法拉第笼的等离子体蚀刻方法中的遮板的初始位置的图。
图5a是示出图案部分相对于与设置有图案部分并且根据本发明的实施例1制造的石英基板的一侧的距离的深度变化的图,以及图5b是示出图案部分相对于与设置有图案部分并且根据比较例1制造的石英基板的一侧的距离的深度变化的图。
图6a是通过采集设置有图案部分并且根据本发明的实施例1制造的石英基板的截面的图像而制得的SEM照片,以及图6b是通过采集设置有图案部分并且根据比较例1制造的石英基板的截面的图像而制得的SEM照片。
具体实施方式
在本申请的整个说明书中,除非明确相反地描述,否则词语“包含/包括”应理解为意指进一步包括所述要素,但不排除任何其他要素。
在本申请的整个说明书中,当一个构件布置在另一构件“上”时,这不仅包括其中一个构件与另一构件接触的情况,而且还包括其中在这两个构件之间存在又一构件的情况。
在整个本说明书中,术语“步骤”或“……的步骤”不意指“用于……的步骤”。
在本发明中,法拉第笼意指由导体制成的密闭空间。当将法拉第笼安装在等离子体中时,在法拉第笼的外表面形成鞘,使得在法拉第笼中保持恒定的电场。在这种情况下,当法拉第笼的上表面形成为网部时,鞘沿着网部的表面形成。因此,在通过使用法拉第笼进行等离子体蚀刻的情况下,在与平行于网部的表面形成的鞘垂直的方向上加速的离子进入法拉第笼然后到达基板,同时保持离子进入法拉第笼时的方向性设定,从而对基板进行蚀刻。此外,在本发明中,可以将法拉第笼中的制模基板的表面固定成相对于网部的表面平行或倾斜,并且离子在垂直于网部的表面的方向上进入,使得可以在相对于制模基板的表面垂直或倾斜的方向上进行蚀刻。法拉第笼可以为包括具有导电性上表面的网部的导电笼。等离子体蚀刻的蚀刻方向可以垂直于法拉第笼的网部的表面。
在使用法拉第笼的等离子体蚀刻的情况下,已经穿过网部的离子在朝向基板移动的同时由于与存在于法拉第笼中的中心粒子碰撞而失去其动能,因此离子的密度倾向于与距离网部的距离成反比。即,当与离子进入的网部的距离减小时,蚀刻速度变得更快,而当与网部的距离增加时,蚀刻速度变得更慢。
本发明人通过研究使用具有上述特性的法拉第笼的等离子体蚀刻方法并且通过具体研究能够有效地抑制在等离子体蚀刻过程期间形成针状结构的方法而开发了以下的发明。
在下文中,将更详细地描述本说明书。
本发明的一个示例性实施方案提供了使用法拉第笼的等离子体蚀刻方法,该等离子体蚀刻方法包括:在具有设置在其上侧的网部的法拉第笼中设置蚀刻基板;用遮板遮挡网部的至少一部分然后对蚀刻基板进行等离子体蚀刻;以及通过在使遮板沿着从法拉第笼的外部部分到中心部分的方向移动的同时进行等离子体蚀刻来在蚀刻基板上形成图案部分,其中图案部分的深度沿着从蚀刻基板的一侧到另一侧的方向逐渐变化。
根据本发明的示例性实施方案的使用法拉第笼的等离子体蚀刻方法可以抑制针状结构的形成并且容易在蚀刻基板上形成具有深度梯度的图案部分。
根据本发明的示例性实施方案,蚀刻基板可以为石英基底或硅晶片。在使用等离子体蚀刻特别是感应耦合等离子体反应性离子蚀刻(induced coupled plasma reactiveion etching,ICP-RIE)设备的蚀刻过程期间,可能出现的问题在于通过自掩蔽机制在蚀刻区域中形成具有低反射性的针状结构(草状)。然而,根据本发明的示例性实施方案,由于使用石英基底或硅晶片作为蚀刻基板,因此可以有效地抑制在通过对蚀刻基板进行蚀刻来在蚀刻基板的表面形成图案部分的过程期间形成针状结构。
根据本发明的示例性实施方案,可以在蚀刻基板的一个表面设置包含铝和铬中的至少一者并且具有开口的金属掩模。具体地,金属掩模可以由铝制成。可以将在其一个表面设置有金属掩模的蚀刻基板可以定位在法拉第笼中。对蚀刻基板的经由金属掩模的开口暴露的区域进行等离子体蚀刻,使得可以在蚀刻基板上形成图案部分。
此外,金属掩模可以设置有两个或更多个开口。即,可以通过使用具有两个或更多个开口的金属掩模来在蚀刻基板上形成两种类型的图案部分。
根据本发明的示例性实施方案,通过使用具有设置在其上侧处的网部的法拉第笼对蚀刻基板的一个表面进行等离子体蚀刻,从而在蚀刻基板的一个表面形成图案部分。在等离子体蚀刻期间,网部可以通过从与等离子体的接触表面吸引自由电子来形成鞘。此外,网部可以具有导电性并因此吸引具有正电荷的离子并使其加速。此外,网部可以平坦设置在法拉第笼的一个表面。如果网部具有弯曲部分,则蚀刻速度可以在弯曲部分处局部变化。
根据本发明的示例性实施方案,网部的表面电阻可以为0.5Ω/□或更大。具体地,网部的表面电阻可以为0.5Ω/□或更大且100Ω/□或更小。在通过使用现有技术中的法拉第笼对蚀刻基板进行等离子体蚀刻的情况下,存在的问题在于等离子体蚀刻精确度劣化,因为对于法拉第笼的各位置,高蚀刻区域和低蚀刻区域不规则混合。相比之下,根据本发明的示例性实施方案,通过将网部的表面电阻调节至上述范围,在等离子体蚀刻期间高蚀刻区域和低蚀刻区域可以恒定地形成在法拉第笼中。即,可以精确地对蚀刻基板进行蚀刻以形成图案部分。此外,当网部的表面电阻在上述范围内时,可以降低法拉第笼的制造成本并且可以改善蚀刻效率。
根据本发明的示例性实施方案,网部可以通过使氟碳自由基吸附至金属网来制得。具体地,氟碳自由基可以为-CF、-CF2、-CF3、或-C2Fx(x为1至5的整数)。更具体地,在法拉第笼的网部的情况下,可以在等离子体蚀刻期间通过用F自由基的蚀刻和表面聚合使氟碳自由基吸附至网部。此外,由于使氟碳自由基吸附至具有导电性的物质例如金属,因此网部可以具有在上述范围内的表面电阻。
根据本发明的示例性实施方案,网部可以使用由不锈钢材料制成的网。具体地,可以使用可商购的由SUS304材料制成的#200网(节距为125μm,线直径为50μm以及开口率为36%)。然而,网部的材料没有限制,并且网部可以由Al、Cu、W、Ni、Fe、或包含其中至少两者的合金制成。此外,可以为了蚀刻的目的自由调节网的孔隙率和格子尺寸。
根据本发明的示例性实施方案,蚀刻基板与网部之间的间距可以为1mm或更大且35mm或更小。具体地,蚀刻基板与网部之间的间距可以为3mm或更大且32mm或更小、6mm或更大且30mm或更小、8.5mm或更大且25mm或更小、10mm或更大且15mm或更小、8mm或更大且12mm或更小、或者12.5mm或更大且20mm或更小。
本发明人在法拉第笼中安装具有40°角的倾斜表面的支承体,将蚀刻基板设置在支承体上,然后通过使用ICP-RIE设备(Oxford Plasmalab System 100)进行等离子体蚀刻。在这种情况下,以50sccm的流速供应通过以2:48的比率混合O2和C4F8而制得的反应性气体。此外,在RF功率为150W、ICP功率为2kW以及工作压力为7毫托至10毫托的蚀刻条件下进行蚀刻3分钟。以这种方式,测量相对于与法拉第笼的网部的距离的蚀刻速率,图1示出了测量结果。
图1是示出测量相对于从法拉第笼的网部到蚀刻基板的距离的蚀刻速率的结果的图。根据图1所示的结果,可以确定,当蚀刻基板与网部之间的间距大于35mm时,蚀刻速度显著降低。因此,考虑到蚀刻效率,可以将蚀刻基板与网部之间的间距调节至35mm或更小。此外,发现存在这样的问题,当网部与蚀刻基板之间的距离小于约1mm时,网部的网格栅图案像蚀刻掩模一样起作用并且保留在蚀刻区域中。因此,需要保持至少1mm的蚀刻基板与网部之间的间距。
图2是示意性地示出根据本发明的示例性实施方案的使用法拉第笼的等离子体蚀刻方法的图。具体地,图2是示出这样的状态的图,其中支承体300设置在具有设置在其上侧处的网部110的法拉第笼100中,蚀刻基板200被定位在支承体300上,网部110的至少一部分被遮板120遮挡,并且对蚀刻基板200进行等离子体蚀刻。此外,图2是示出这样的状态的图,其中通过在使遮板120沿着从法拉第笼100的外部部分到中心部分的方向(沿着虚线箭头的方向)移动的同时对蚀刻基板200进行等离子体蚀刻来形成具有深度梯度的图案部分。
根据本发明的示例性实施方案,使用法拉第笼的等离子体蚀刻方法还可以包括在不用遮板遮挡网部的情况下对蚀刻基板进行等离子体蚀刻。例如,在蚀刻基板被设置在法拉第笼中的状态下,可以在不用遮板遮挡网部的情况下进行等离子体蚀刻以对蚀刻基板进行蚀刻。此后,可以在用遮板遮挡网部的至少一部分的状态下对蚀刻基板进行等离子体蚀刻,然后可以在使遮板沿着从法拉第笼的外部部分到中心部分的方向移动的同时对蚀刻基板进行等离子体蚀刻。
根据本发明的示例性实施方案,用遮板遮挡网部的至少一部分,然后可以对蚀刻基板进行等离子体蚀刻。在这种情况下,可以邻近法拉第笼的外部部分将遮板设置在网部上。参照图2,邻近法拉第笼100的外部部分将遮板120设置在网部110上,网部110的至少一部分被遮板120遮挡,然后可以对蚀刻基板200进行等离子体蚀刻。在这种情况下,可以设定遮板120的位置使得蚀刻基板200的邻近法拉第笼100的外部部分的一侧被遮挡。
此外,可以设定遮板的位置使得蚀刻基板在网部的至少一部分被遮挡时不被遮挡。例如,可以邻近法拉第笼的外部部分将遮板设置在网部上,并且可以将遮板定位成使得蚀刻基板的邻近法拉第笼的外部部分的一侧不被遮挡。
根据本发明的示例性实施方案,由于法拉第笼的网部的一部分被遮板遮挡,因此根据从网部到蚀刻基板的距离的增加的蚀刻速率的变化程度可以在邻近被遮板遮挡的区域的蚀刻区域中被调节为大的。即,由于蚀刻速率的变化程度通过用遮板遮挡网部的一部分而被调节为大,因此可以容易地在蚀刻基板的一个表面中形成具有深度梯度的图案部分。
根据本发明的示例性实施方案,可以通过在使遮板沿着从法拉第笼的外部部分到中心部分的方向移动的同时进行等离子体蚀刻来在蚀刻基板上形成图案部分。即,可以使定位在法拉第笼的外部部分附近的遮板移动至法拉第笼的中心部分附近的部分。参照图2,可以在使设置在网部110上的遮板120沿着从法拉第笼100的外部部分到中心部分的方向(沿着虚线箭头的方向)移动的同时对蚀刻基板200的一个表面进行等离子体蚀刻。以这种方式,可以容易地形成具有深度沿着从一侧到另一侧的方向逐渐变化的图案部分的蚀刻基板。具体地,参照图2,设置在蚀刻基板200上的图案部分P的深度可以沿着从蚀刻基板200的邻近法拉第笼100的外部部分的一侧到蚀刻基板200的邻近法拉第笼100的中心部分的另一侧的方向逐渐增加。
此外,由于在使遮板沿着从法拉第笼的外部部分到中心部分的方向移动的同时进行等离子体蚀刻,因此可以显著地抑制在等离子体蚀刻过程期间形成针状结构。具体地,在使遮板沿着从法拉第笼的外部部分到中心部分的方向移动的同时进行等离子体蚀刻的情况下,可以首先蚀刻要具有深度小(即,蚀刻深度小)的图案部分的区域,然后第一次用遮板遮挡该区域。此后,可以在使遮板移动时第二次遮挡要具有深度大(即,蚀刻深度大)的图案部分的区域。以这种方式,可以有效地抑制在等离子体蚀刻的初始过程期间形成针状结构。
根据本发明的示例性实施方案,形成图案部分可以包括:在通过使遮板沿着从法拉第笼的外部部分到中心部分的方向移动来用遮板沿着从蚀刻基板的一侧到另一侧的方向顺序遮挡蚀刻基板的一个表面的同时在蚀刻基板的一个表面形成具有沿着从蚀刻基板的一侧到另一侧的方向逐渐变化的深度的图案部分。
根据本发明的示例性实施方案,遮板沿着从法拉第笼的外部部分到中心部分的方向移动的速度可以变化。具体地,遮板可以沿着从法拉第笼的外部部分到中心部分的方向在网部上移动,并且遮板的移动速度可以逐渐减小。例如,遮板可以沿着从法拉第笼的外部部分到中心部分的方向以1.9mm的间隔在网部上移动,并且遮板的移动速度可以随着移动次数的增加而减小。由于遮板的移动速度逐渐减小,因此可以减少在等离子体蚀刻过程期间形成的针状结构的数量并且可以在蚀刻基板上形成具有更明显的深度梯度的图案部分。
此外,遮板可以沿着从法拉第笼的外部部分到中心部分的方向在网部上移动,并且遮板的移动速度可以逐渐增加。
根据本发明的示例性实施方案,遮板的移动速度可以为1mm/分钟或更大且500mm/分钟或更小。具体地,遮板可以以1mm/分钟或更大且500mm/分钟或更小的速度移动。此外,遮板可以以1mm/分钟或更大且500mm/分钟或更小的速度移动,并且遮板的移动速度可以沿着从法拉第笼的外部部分到中心部分的方向变化。例如,可以沿着蚀刻基板的纵向方向在蚀刻基板上设置虚拟区域,并且遮板的移动速度可以根据在遮板移动时被遮板遮挡的虚拟区域变化。
根据本发明的示例性实施方案,通过将遮板的移动速度调节至上述范围,可以进一步抑制在等离子体蚀刻过程期间形成针状结构并且可以更容易在蚀刻基板上形成具有深度梯度的图案部分。
根据本发明的示例性实施方案,蚀刻基板可以相对于法拉第笼的底表面倾斜。由于蚀刻基板相对于法拉第笼的底表面倾斜,因此可以在蚀刻基板上形成具有深度梯度的倾斜图案部分。
图3是示意性地示出根据本发明的示例性实施方案的使用法拉第笼的倾斜等离子体蚀刻方法的图。图3是示出这样的状态的图,其中具有倾斜表面的支承体300设置在具有在其上侧处的网部110的法拉第笼100中,蚀刻基板200被定位在支承体300上,网部110的至少一部分被遮板120遮挡,并且对蚀刻基板200进行倾斜等离子体蚀刻。此外,图3是示出这样的状态的图,其中通过在使遮板120沿着从法拉第笼100的外部部分到中心部分的方向(虚线箭头的方法)移动的同时对蚀刻基板200进行倾斜等离子体蚀刻来形成具有深度梯度的倾斜的图案部分P。
根据本发明的示例性实施方案,支承体相对于法拉第笼的底表面的倾斜角度可以为0°或更大且60°或更小、或者35°或更大且45°或更小。可以通过调节支承体的倾斜角度来调节图案部分的倾斜角度。
通过将支承体的倾斜角度调节至上述范围,可以将图案部分的平均倾斜角度调节至0°至55°、或30°至40°。例如,当将支承体的倾斜角度调节至35°时,可以将图案部分的最小倾斜角度调节至27°,可以将图案部分的最大倾斜角度调节至36°,并且可以将图案部分的平均倾斜角度调节至33°。此外,当将支承体的倾斜角度调节至40°时,可以将图案部分的最小倾斜角度调节至32°,可以将图案部分的最大倾斜角度调节至40°,并且可以将图案部分的平均倾斜角度调节至36°。
根据本发明的示例性实施方案,等离子体蚀刻可以包括将等离子体蚀刻设备的ICP功率调节至0.1kW或更大且4kW或更小,以及将RF功率调节至10W或更大且200W或更小。具体地,可以将等离子体蚀刻设备的ICP功率调节至0.2kW或更大且3.8kW或更小、0.5kW或更大且3.5kW或更小、0.75kW或更大且3.0kW或更小、1.0kW或更大且2.5kW或更小、或者1.5kW或更大且2.0kW或更小。此外,可以将等离子体蚀刻设备的RF功率调节至10W或更大且200W或更小、20W或更大且180W或更小、50W或更大且150W或更小、或者70W或更大且120W或更小。
通过将等离子体蚀刻设备的ICP功率和RF功率调节至上述范围,可以抑制在对蚀刻基板进行等离子体蚀刻的过程期间形成针状结构并且可以减小形成的针状结构的尺寸。
根据本发明的示例性实施方案,等离子体蚀刻可以包括将工作压力调节至1毫托或更大且30毫托或更小。具体地,可以将工作压力调节至2毫托或更大且28毫托或更小、5毫托或更大且28毫托或更小、7毫托或更大且25毫托或更小、10毫托或更大且20毫托或更小、或者12毫托或更大且18毫托或更小。
根据本发明的示例性实施方案,等离子体蚀刻可以包括向等离子体蚀刻设备以10sccm或更大且200sccm或更小的供应流量供应包含反应性气体和氧气的气体混合物。具体地,在等离子体蚀刻过程期间,可以向等离子体蚀刻设备以20sccm或更大且180sccm或更小、40sccm或更大且150sccm或更小、或者60sccm或更大且130sccm或更小,或者更特别的,15sccm或更大且75sccm或更小、25sccm或更大且70sccm或更小、30sccm或更大且70sccm或更小、40sccm或更大且60sccm或更小、或者45sccm或更大且55sccm或更小的供应流量供应气体混合物。
通过将包含反应性气体和氧气的气体混合物的供应流量调节至上述范围,可以进一步抑制在对蚀刻基板进行图案化的过程期间形成针状结构。
根据本发明的示例性实施方案,可以使用用于等离子体蚀刻的常规反应性气体作为反应性气体。例如,可以使用诸如SF6、CHF3,、C4F8、CF4、和Cl2的气体作为反应性气体。
根据本发明的示例性实施方案,等离子体蚀刻可以向等离子体蚀刻设备供应气体混合物,并且氧气在气体混合物的总流量中可以为1%或更大且20%或更小。具体地,氧气的流量与气体混合物的总流量的比率可以为1%或更大且15%或更小、1%或更大且10%或更小、或者1%或更大且5%或更小。当氧气的流量与气体混合物的流量的比率在上述范围内时,可以有效地减少在等离子体蚀刻过程期间在蚀刻基板上形成的针状结构的数量。
根据本发明的示例性实施方案,可以在蚀刻基板的图案部分的底表面将针状结构的深度控制为50nm或更小。此外,可以在蚀刻基板的图案部分的底表面将针状结构的直径控制为50nm或更小。
在使用一般的法拉第笼的等离子体蚀刻期间,在蚀刻基板的图案部分上形成深度大于50nm并且直径大于50nm的针状结构,因此,图案化精度可能劣化。相比之下,根据本说明书的示例性实施方案的蚀刻方法在使遮板沿着从法拉第笼的外部部分到中心部分的方向移动的同时进行等离子体蚀刻,因此,可以防止在等离子体蚀刻期间形成针状结构或者可以将形成的针状结构的高度和直径限制于上述范围。此外,通过调节遮板的移动速度、等离子体蚀刻设备的ICP功率和RF功率、供应至等离子体蚀刻设备的气体混合物的流量、工作压力等,可以更有效地抑制形成针状结构或者可以进一步减小针状结构的高度和直径。
根据本发明的示例性实施方案,设置有图案部分的蚀刻基板可以是用于衍射光栅导光板的模具基板。具体地,在蚀刻基板上形成的图案部分可以是用于衍射光栅导光板的模具的图案。
本发明的一个示例性实施方案提供了制造衍射光栅导光板的方法,该方法包括:准备用于衍射光栅导光板的模具,所述模具具有通过使用法拉第笼的等离子体蚀刻方法形成的图案部分;将树脂组合物施加至用于衍射光栅导光板的模具的一个表面,所述模具具有所述图案部分;以及使树脂组合物固化。
根据本发明的示例性实施方案,可以使用本领域中通常使用的树脂组合物作为树脂组合物而没有限制。此外,施加树脂组合物可以通过使用本领域中通常使用的涂覆法例如旋涂、浸涂或滴式流延进行。此外,可以没有限制地使用本领域中通常使用的固化方法作为使树脂组合物固化的方法。作为一个实例,当使用可光固化树脂组合物时可以使用光固化法,当使用热固性树脂组合物时可以使用热固化法。
根据本发明的示例性实施方案,衍射光栅导光板可以用作直接衍射光栅导光板。此外,衍射光栅导光板可以用作中间模具,并且可以通过再生产衍射光栅导光板的方法来制造最终产品。具体地,在通过使用制造的衍射光栅导光板作为中间模具来再制造衍射光栅导光板的情况下,可以获得具有与用作中间模具的衍射光栅导光板的光栅图案的梯度相反的梯度的衍射光栅导光板。此外,在通过使用光栅图案的梯度是相反的衍射光栅导光板作为中间模具来制造用于衍射光栅导光板的模具之后制造衍射光栅导光板的情况下,可以在与初始衍射光栅导光板的方向相同的方向上实现光栅图案。
发明实施方式
在下文中,将参照实施例详细描述本发明来具体描述本发明。然而,根据本发明的实施例可以以各种不同的形式改变,并且不应理解为本发明的范围限于以下实施例。提供本说明书的实施例是为了向本领域技术人员更完整地说明本发明。
实施例1
准备具有表面电阻为0.5605Ω/□的网部和形成为不锈钢(SUS304)板的底表面的法拉第笼。此外,将法拉第笼设置在感应耦合等离子体反应离子蚀刻(ICP-RIE)设备(Oxford Plasmalab System 100)中。
通过在厚度为2mm的石英基板上气相沉积Al来形成厚度为50nm的Al层。然后,通过如下过程制备蚀刻基板:通过旋涂用光致抗蚀剂涂覆Al层,通过使用节距为400nm的光掩模经由UV固化来使光致抗蚀剂显影,选择性地对Al层进行蚀刻,然后在石英基板上形成具有节距为400nm并且宽度为200nm的图案的Al金属掩模。
然后,在法拉第笼中设置由Al材料制成并且高度为30mm的支承体,并将石英基板定位在支承体上。在这种情况下,石英基板的一个表面与网部之间的最小间距为约5mm。
图4a是示出根据本发明的实施例1的使用法拉第笼的等离子体蚀刻方法中的遮板的初始位置的图。如图4a所示,遮板120邻近法拉第笼100的外部部分设置在网部110上,并且网部110的一部分被遮挡。在这种情况下,遮板120被设定成不遮挡蚀刻基板200。
此外,通过使用ICP-RIE设备(Oxford Plasmalab System 100)进行等离子体蚀刻,并以50sccm的流速供应通过以2:48的比率混合O2和C4F8而制得的反应性气体。此外,作为蚀刻条件,将RF功率设定为150W,将ICP功率设定为2kW,并且将工作压力设定为7毫托。
然后,使遮板以1.9mm的间隔沿着从法拉第笼的外部部分到中心部分的方向(图4a中所示的虚线箭头的方向)移动。下表1示出了遮板相对于移动次数的移动速度。
[表1]
比较例1
通过与实施例1中相同的方法准备法拉第笼和蚀刻基板。
图4b是示出根据比较例1的使用法拉第笼的等离子体蚀刻方法中的遮板的初始位置的图。如图4b所示,遮板120邻近法拉第笼100的中心部分设置在网部110上,并且网部110的一部分被遮挡。在这种情况下,遮板120的位置被设定成使得遮板120遮挡蚀刻基板200。
此外,通过使用ICP-RIE设备(Oxford Plasmalab System 100)进行等离子体蚀刻,并以50sccm的流速供应通过以2:48的比率混合O2和C4F8而制得的反应性气体。此外,作为蚀刻条件,将RF功率设定为150W,将ICP功率设定为2kW,并且将工作压力设定为7毫托。
然后,使遮板以1.9mm的间隔沿着从法拉第笼的中心部分到外部部分的方向(图4b中所示的虚线箭头的方向)移动。下表2示出了遮板相对于移动次数的移动速度的变化。
[表2]
图5a是示出图案部分相对于与设置有图案部分并且根据本发明的实施例1制造的石英基板的一侧的距离的深度变化的图,以及图5b是示出图案部分相对于与设置有图案部分并且根据比较例1制造的石英基板的一侧的距离的深度变化的图。图5a和图5b中示出的各石英基板的一侧意指石英基板的邻近图4a和图4b中的法拉第笼的外部部分的一侧。
参照图5a,确定形成在石英基板上的图案部分的深度沿着从石英基板的一侧到另一侧的方向逐渐增加。相比之下,参照图5b,确定形成在石英基板上的图案部分的深度沿着从石英基板的一侧到另一侧的方向逐渐减小。即,确定根据本发明的实施例1和比较例1制造的各石英基板的图案部分具有深度梯度。然而,可以看出根据实施例1和比较例1制造的石英基板的图案部分的深度梯度的方向彼此相反。
图6a是通过采集设置有图案部分并且根据本发明的实施例1制造的石英基板的截面的图像而制得的SEM照片,以及图6b是通过采集设置有图案部分并且根据比较例1制造的石英基板的截面的图像而制得的SEM照片。
参照图6a,确定在其中在使遮板沿着从法拉第笼的外部部分到中心部分的方向移动的同时进行等离子体蚀刻的实施例1的情况下,针状结构的形成在石英基板的图案部分的附近得到抑制。相比之下,参照图6b,确定在其中在使遮板沿着从法拉第笼的中心部分到外部部分的方向移动的同时进行等离子体蚀刻的比较例1的情况下,在石英基板的图案部分的附近形成许多针状结构。
因此,可以看出根据本发明的示例性实施方案的使用法拉第笼的等离子体蚀刻方法可以容易地在蚀刻基板上形成具有深度梯度的图案部分并且有效地抑制针状结构的形成。
[附图标记说明]
100:法拉第笼
110:网部
120:遮板
200:蚀刻基板
300:支承体
Claims (13)
1.一种使用法拉第笼的等离子体蚀刻方法,所述等离子体蚀刻方法包括:
在具有设置在其上侧的网部的法拉第笼中设置蚀刻基板;
用遮板遮挡所述网部的至少一部分然后对所述蚀刻基板进行等离子体蚀刻;以及
通过在使所述遮板沿着从所述法拉第笼的外部部分到中心部分的方向移动的同时进行所述等离子体蚀刻来在所述蚀刻基板上形成图案部分,
其中所述图案部分的深度沿着从所述蚀刻基板的一侧到另一侧的方向逐渐变化。
2.根据权利要求1所述的等离子体蚀刻方法,其中所述遮板移动的速度沿着从所述法拉第笼的外部部分到中心部分的方向变化。
3.根据权利要求1所述的等离子体蚀刻方法,其中所述遮板以1mm/分钟或更大且500mm/分钟或更小的速度移动。
4.根据权利要求1所述的等离子体蚀刻方法,其中所述蚀刻基板与所述网部之间的间距为1mm或更大且35mm或更小。
5.根据权利要求1所述的等离子体蚀刻方法,其中所述等离子体蚀刻包括将等离子体蚀刻设备的ICP功率调节至0.1kW或更大且4kW或更小并将所述等离子体蚀刻设备的RF功率调节至10W或更大且200W或更小。
6.根据权利要求1所述的等离子体蚀刻方法,其中所述等离子体蚀刻包括将工作压力调节至1毫托或更大且30毫托或更小。
7.根据权利要求1所述的等离子体蚀刻方法,其中所述等离子体蚀刻包括向等离子体蚀刻设备以10sccm或更大且200sccm或更小的流量供应包含反应性气体和氧气的气体混合物。
8.根据权利要求7所述的等离子体蚀刻方法,其中所述氧气在所述气体混合物的总流量中的量为1%或更大且20%或更小。
9.根据权利要求1所述的等离子体蚀刻方法,其中所述网部的表面电阻为0.5Ω/□或更大。
10.根据权利要求1所述的等离子体蚀刻方法,其中所述网部包括其中吸收有氟碳自由基的金属网。
11.根据权利要求1所述的等离子体蚀刻方法,其中在所述蚀刻基板的一个表面设置有包含铝和铬中的至少一者并且具有开口的金属掩模。
12.根据权利要求1所述的等离子体蚀刻方法,其中所述蚀刻基板相对于所述法拉第笼的底表面倾斜。
13.根据权利要求1所述的等离子体蚀刻方法,其中设置有所述图案部分的所述蚀刻基板为用于衍射光栅导光板的模具基板。
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