CN115704932A - 一种闪耀光栅的刻蚀方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种闪耀光栅的刻蚀方法,包括:提供一待刻蚀结构,待刻蚀结构包括在第一方向上依次设置的衬底、光栅基底以及掩膜结构;进入第一刻蚀模式通入惰性气体与待刻蚀结构发生物理轰击;在预设时间之后进入第二刻蚀模式通入化学反应气体与惰性气体的混合气体与待刻蚀结构发生化学反应和物理轰击;确定第一刻蚀模式和第二刻蚀模式的循环周期,直至加工出所需的闪耀光栅。该刻蚀方法通过调整化学反应气体与惰性气体的混合气体的混合比例,可以间接调节光栅基底和掩膜结构的选择比,进而得到不同闪耀角的闪耀光栅;采用第一刻蚀模式和第二刻蚀模式的交替刻蚀方式,可以使得闪耀图形不会变形,也不会出现侧壁保护层的问题,确保器件性能。
Description
技术领域
本发明涉及半导体工艺技术领域,更具体地说,涉及一种闪耀光栅的刻蚀方法。
背景技术
随着科学技术的不断发展,各种各样的光学器件已广泛应用于人们的生活以及科研中,为科学技术的发展带来了极大的便利。
基于光栅而言,光栅是由大量等宽等间距的平行狭缝构成的一种光学器件,其能调制入射光的振幅或相位,或者两者同时产生的周期性空间。普通光栅中央零级主极大没有色散,却占据绝大部分光能,零级光谱无分光效应,是由于干涉零级主极大与单缝衍射主极大重合,而这种重合起因于干涉和衍射的光程差均由同一衍射角决定,这一限制对实际应用是非常不利的。
又基于闪耀光栅而言,闪耀光栅是一种能将单个刻槽面衍射的中央极大和诸槽面间干涉零级主极大分开的相位光栅型;其中,闪耀光栅分为平面反射式闪耀光栅和透射式闪耀光栅。
目前光谱仪中的光栅普遍采用平面反射式光栅,基于平面反射式光栅而言,反射式光栅由一个衬底上刻上的许多空间规则分布的凹槽组成,相邻凹槽之间的间距称为栅距;进一步的,参考图1,图1为闪耀角的示意图;如图1所示,闪耀光栅的刻槽面和光栅平面是不平行的,且二者之间有一定的夹角,这个角度被称为闪耀角。
那么,当一束光入射到闪耀光栅后,每个刻槽面衍射的中央极大值与槽面间干涉零级主极大分开;这样入射光的能量从干涉零级主极大转移到某一级光谱上,只有某一个特定波长的光的光栅效率增强,实现了某一级光谱的闪耀,大大提高了光栅的衍射效率,根据二元光学元件理论计算,当光栅一个周期内台阶的数目为8时,在衍射的+1级次,其衍射效率可以达到95%;基于这些优势,目前闪耀光栅在测量、显示、通信和激光束整形等领域已经得到广泛应用。
但是,目前闪耀光栅的刻蚀方法中所采用的工艺气体对掩膜和光栅基底的刻蚀速率相接近,那么就需要将掩膜的厚度尽可能的加厚,但是这样就会导致其刻蚀难度大,且厚的掩膜也会限制闪耀光栅的图形设计,进而影响闪耀光栅的性能。
发明内容
有鉴于此,为解决上述问题,本发明提供一种闪耀光栅的刻蚀方法,技术方案如下:
一种闪耀光栅的刻蚀方法,所述刻蚀方法包括:
提供一待刻蚀结构,所述待刻蚀结构包括在第一方向上依次设置的衬底、光栅基底以及掩膜结构;所述第一方向垂直于所述衬底且由所述衬底指向所述光栅基底;
进入第一刻蚀模式,通入惰性气体与所述待刻蚀结构发生物理轰击;
在预设时间之后,进入第二刻蚀模式,通入化学反应气体与惰性气体的混合气体与所述待刻蚀结构发生化学反应和物理轰击;
确定所述第一刻蚀模式和第二刻蚀模式的循环周期,直至加工出所需的闪耀光栅。
优选的,在上述刻蚀方法中,所述惰性气体为He、或Kr或Ne或Ar或Xe或以上至少两种气体的混合气体。
优选的,在上述刻蚀方法中,所述化学反应气体为氟基气体或氯基气体或以上两种气体的混合气体。
优选的,在上述刻蚀方法中,所述氟基气体为CH2F2或CF4或CHF3或SF6或NF3。
优选的,在上述刻蚀方法中,所述光栅基底的材料为氧化硅或石英或硅或玻璃或以上任意两种或三种的组合。
优选的,在上述刻蚀方法中,所述掩膜结构为光刻胶掩膜结构或金属类硬掩膜结构。
优选的,在上述刻蚀方法中,所述化学反应气体与所述惰性气体的混合气体中,
所述化学反应气体所占所述混合气体的比例为0-100%;
所述惰性气体所占所述混合气体的比例为0-100%。
优选的,在上述刻蚀方法中,所述进入第一刻蚀模式,通入惰性气体与所述待刻蚀结构发生物理轰击,包括:
将所述待刻蚀结构传输至反应离子束刻蚀机;
调整离子束刻蚀角度,使所述待刻蚀结构表面法线与离子束呈预设角度;
放电室中通入所述惰性气体,等离子体经栅网引出中和,与所述待刻蚀结构发生物理轰击。
优选的,在上述刻蚀方法中,所述离子束刻蚀角度为0°-90°。
优选的,在上述刻蚀方法中,所述等离子体的能量为200V-600V;
所述等离子束的束流为0.1A-1A;
加速偏压能量为50V-400V;
损失的离子能量监控值为1A-2A;
电离能量为200W-600W;
腔压为0.1mT-5mT。
优选的,在上述刻蚀方法中,所述第一刻蚀模式和第二刻蚀模式的循环周期为1次-10次。
相较于现有技术,本发明实现的有益效果为:
本发明提供的一种闪耀光栅的刻蚀方法包括:提供一待刻蚀结构,所述待刻蚀结构包括在第一方向上依次设置的衬底、光栅基底以及掩膜结构;所述第一方向垂直于所述衬底且由所述衬底指向所述光栅基底;进入第一刻蚀模式,通入惰性气体与所述待刻蚀结构发生物理轰击;在预设时间之后,进入第二刻蚀模式,通入化学反应气体与惰性气体的混合气体与所述待刻蚀结构发生化学反应和物理轰击;确定所述第一刻蚀模式和第二刻蚀模式的循环周期,直至加工出所需的闪耀光栅。该刻蚀方法通过调整化学反应气体与惰性气体的混合气体的混合比例,可以间接调节光栅基底和掩膜结构的选择比,进而可以得到不同闪耀角的闪耀光栅;并且采用第一刻蚀模式和第二刻蚀模式的交替刻蚀方式,可以使得闪耀图形不会变形,也不会出现侧壁保护层的问题,以确保器件性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为闪耀角的示意图;
图2为本发明实施例提供的一种闪耀光栅的刻蚀方法的流程示意图;
图3为本发明实施例提供的一种待刻蚀结构的结构示意图;
图4为本发明实施例提供的一种待刻蚀结构刻蚀完成形成闪耀光栅的结构示意图;
图5为本发明实施例提供的另一种闪耀光栅的刻蚀方法的流程示意图;
图6为本发明实施例提供的一种待刻蚀结构刻蚀完成形成闪耀光栅的一种结构示意图;
图7为本发明实施例提供的一种待刻蚀结构刻蚀完成形成闪耀光栅的另一种结构示意图;
图8为本发明实施例提供的一种待刻蚀结构刻蚀完成形成闪耀光栅的又一种结构示意图;
图9为本发明实施例提供的一种待刻蚀结构刻蚀完成形成闪耀光栅的又一种结构示意图。
具体实施方式
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。
基于背景技术记载的内容而言,传统的衍射光栅制作方法主要为:机械刻划、全息光刻和压模复制;其制作的光栅分别称为刻划光栅、全息光栅和复制光栅。
基于全息光刻制作的全息光栅而言:全息光栅的刻槽是利用干涉现象同时产生的;基于机械刻划的刻划光栅而言:刻画光栅的刻槽是先后刻划产生的;而刻划光栅存在周期性和随机性位移误差,导致“鬼线”(即伪谱线)产生;进一步的,由于刻刀刀刃微观豁口的存在,其杂散光较全息光栅强。
刻划光栅刻槽的轮廓为三角形或梯形,而全息光栅刻槽的轮廓为正弦形或近似正弦形;刻划光栅提供了更大范围的线密度,几十线/mm-6000线/mm,而全息光栅记录对于100线/mm以下的光学系统变得不方便,其线密度的上限对可见光记录的线密度为3600线/mm;但是全息光栅的制作周期较刻划光栅的制作周期短很多。
基于压模复制而言,其最大的优点是使用同一块母光栅可以大批量生产出光栅参数相同的复制光栅,所以复制光栅的成本低;但是其缺点是大面积纳米压印受力不均匀,脱模困难,且蚀刻速度慢,制造效率低等。
反应离子束刻蚀(Reactive Ion Etch,简称RIE)技术是70年代发展起来的一种干法刻蚀工艺,已广泛应用于现代微电子器件制造工艺流程中,主要应用于超精细高保真度的图形转移。
全息离子束刻蚀衍射光栅就是先用全息光刻制作出光栅掩膜,然后通过离子束刻蚀将其转移到光栅基底材料中,它集中了机械刻划光栅的高效率和全息光栅的无鬼线、低杂散光、高信噪比的优点。
并且,这种技术具有槽形倾角可控、刻蚀速率快、选择比好、表面损伤小等优点,是有广泛应用前景的微细加工技术,现已被用来制作全息闪耀光栅。
在本发明的发明创造过程中,发明人发现,闪耀角是闪耀光栅中的一个重要参数,与离子束入射角和氧化硅对光刻胶的选择比有关,三者之间的关系如下:
其中,β为闪耀角。
vpr为光刻胶刻蚀速率。
当离子束入射角不变时,调节选择比就可以得到不同闪耀角的闪耀光栅,加工闪耀光栅时,等离子体会与光刻胶掩膜和氧化硅都起反应,当掩膜消耗完时就会形成一个闪耀图形。
目前加工氧化硅型闪耀光栅常用的工艺气体是氟基气体,如CF4或者CHF3。
但是,发明人发现,CF4刻蚀光刻胶(掩膜)和氧化硅(光栅基底)的速率相接近,选择比接近1:1,如果加工较深的闪耀光栅就需要将光刻胶尽可能的做厚,但这样就会增加加工难度;另外,厚的光刻胶会限制闪耀光栅的图形设计;并且,CHF3会将一部分的光刻胶达到侧壁,对侧壁形成一层保护,使得闪耀光栅的图形发生改变,进而影响其性能。
基于此,本发明提供了一种闪耀光栅的刻蚀方法,极大程度的克服了现有技术中存在的技术问题。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参考图2,图2为本发明实施例提供的一种闪耀光栅的刻蚀方法的流程示意图。
所述刻蚀方法包括:
S101:提供一待刻蚀结构,所述待刻蚀结构包括在第一方向上依次设置的衬底11、光栅基底12以及掩膜结构13;所述第一方向垂直于所述衬底11且由所述衬底11指向所述光栅基底12。
S102:进入第一刻蚀模式,通入惰性气体与所述待刻蚀结构发生物理轰击。
S103:在预设时间之后,进入第二刻蚀模式,通入化学反应气体与惰性气体的混合气体与所述待刻蚀结构发生化学反应和物理轰击。
S104:确定所述第一刻蚀模式和第二刻蚀模式的循环周期,直至加工出所需的闪耀光栅。
在该实施例中,参考图3,图3为本发明实施例提供的一种待刻蚀结构的结构示意图,所述待刻蚀结构包括在第一方向上依次设置的衬底11、光栅基底12以及掩膜结构13;所述第一方向垂直于所述衬底11且由所述衬底11指向所述光栅基底12。
参考图4,图4为本发明实施例提供的一种待刻蚀结构刻蚀完成形成闪耀光栅的结构示意图。
可选的,所述光栅基底12的材料为氧化硅或石英或硅或玻璃或以上任意两种或三种的组合。
在本发明实施例中以氧化硅为例进行说明。
可选的,所述掩膜结构13为光刻胶掩膜结构或金属类硬掩膜结构。
在本发明实施例中以光刻胶掩膜结构为例进行说明。
其中,所述衬底11包括但不限定为硅衬底。
基于本发明实施例提供的刻蚀方法,发明人发现,单一的惰性气体刻蚀方式,对氧化硅闪耀光栅的选择比偏低,即刻蚀光刻胶和氧化硅的速率相接近,选择比接近1:1;单一的化学反应气体与惰性气体的混合气体的刻蚀方式,对氧化硅闪耀光栅的选择比偏高,但对光刻胶的刻蚀速率太慢,不易形成闪耀三角形形貌。
因此,在本发明实施例中,采用惰性气体刻蚀的第一刻蚀模式,以及采用化学反应气体与惰性气体的混合气体的第二刻蚀模式,两种刻蚀模式来回切换进行刻蚀,实现了一种具有高选择比以及高刻蚀速率的闪耀光栅刻蚀方法。
并且,该刻蚀方法通过调整化学反应气体与惰性气体的混合气体的混合比例,可以间接调节光栅基底和掩膜结构的选择比,进而可以得到不同闪耀角的闪耀光栅;并且采用第一刻蚀模式和第二刻蚀模式的交替刻蚀方式,可以使得闪耀图形不会变形,也不会出现侧壁保护层的问题,以确保器件性能。
需要说明的是,控制化学反应气体与惰性气体的混合气体中的气流比例,以及第一刻蚀模式和第二刻蚀模式的刻蚀时间,都可以间接控制选择比。
可选的,在本发明另一实施例中,所述惰性气体为He、或Kr或Ne或Ar或Xe或以上至少两种气体的混合气体。
可选的,在本发明另一实施例中,所述化学反应气体为氟基气体或氯基气体或以上两种气体的混合气体。
可选的,在本发明另一实施例中,所述氟基气体为CH2F2或CF4或CHF3或SF6或NF3。
可选的,在本发明另一实施例中,所述第一刻蚀模式和第二刻蚀模式的循环周期为1次-10次。
在该实施例中,所述第一刻蚀模式的刻蚀时间,以及所述第二刻蚀模式的刻蚀时间,包括但不限定于结合循环周期等因素来确定,在本发明实施例中并不作限定。
可选的,在本发明另一实施例中,参考图5,图5为本发明实施例提供的另一种闪耀光栅的刻蚀方法的流程示意图。
步骤S102中,进入第一刻蚀模式,通入惰性气体与所述待刻蚀结构发生物理轰击,包括:
S1021:将所述待刻蚀结构传输至反应离子束刻蚀机。
S1022:调整离子束刻蚀角度,使所述待刻蚀结构表面法线与离子束呈预设角度。
S1023:放电室中通入所述惰性气体,等离子体经栅网引出中和,与所述待刻蚀结构发生物理轰击。
在该实施例中,所述离子束刻蚀角度为0°-90°,需要说明的是,所述离子束刻蚀角度为待刻蚀结构表面法线与离子束入射方向之间的夹角,具体的,如图3所示,所述离子束刻蚀角度的选取可以基于掩膜结构的厚度以及掩膜结构中相邻两个掩膜单元之间的间距Pitch(该间距包括掩膜单元自身的宽度)等参数进行确定;其中,掩膜单元指掩膜结构图形化之后的掩膜单元。
所述等离子体的能量为200V-600V。
所述等离子束的束流为0.1A-1A。
加速偏压能量为50V-400V。
损失的离子能量监控值为1A-2A。
电离能量为200W-600W。
腔压为0.1mT-5mT。
基于本发明上述全部实施例,下面以具体的实施方式为例进行说明:
示例一:
掩膜结构为光刻胶掩膜结构,光刻胶掩膜结构在第一方向上的厚度为270nm,掩膜单元的宽度CD为100nm,掩膜结构中相邻两个掩膜单元之间的间距Pitch(该间距包括掩膜单元自身的宽度)为400nm。
光栅基底为氧化硅基底。
将所述待刻蚀结构传输至反应离子束刻蚀机的腔室。
调整离子束刻蚀角度,使所述待刻蚀结构表面法线与离子束呈40°。
等离子体的能量(即BMV参数)为400V。
等离子束的束流(即BMI参数)为1A。
加速偏压能量(即ACV参数)为200V。
损失的离子能量监控值(即ACI参数)为2A。
电离能量(即RFP参数)为300W。
腔压为1mT。
离子束反应腔室通入Ar+He的惰性混合气体(其中He占比为0%-100%),放电启辉引出离子束。
打开挡板使离子束作用于待刻蚀结构,即进入第一刻蚀模式。
第一刻蚀模式下,持续刻蚀10min。
通入CF4(占比20%)/Ar+He(占比80%)的化学反应气体与惰性气体的混合气体,即进入第二刻蚀模式。
第二刻蚀模式下,持续刻蚀3min。
参考图6,图6为本发明实施例提供的一种待刻蚀结构刻蚀完成形成闪耀光栅的一种结构示意图。
如图6所示,基于上述工艺条件,可以得到闪耀角41°,高度为140nm每周期为400nm的闪耀光栅,其侧壁相对粗糙,有轻微转折。
示例二:
掩膜结构为光刻胶掩膜结构,光刻胶掩膜结构在第一方向上的厚度为300nm,掩膜单元的宽度CD为120nm,掩膜结构中相邻两个掩膜单元之间的间距Pitch(该间距包括掩膜单元自身的宽度)为500nm。
光栅基底为硅基底。
将所述待刻蚀结构传输至反应离子束刻蚀机的腔室。
调整离子束刻蚀角度,使所述待刻蚀结构表面法线与离子束呈37°。
等离子体的能量(即BMV参数)为200V。
等离子束的束流(即BMI参数)为0.5A。
加速偏压能量(即ACV参数)为100V。
损失的离子能量监控值(即ACI参数)为2A。
电离能量(即RFP参数)为200W。
腔压为2mT。
离子束反应腔室通入Ar+Xe的惰性混合气体(其中Xe占比为0%-100%),放电启辉引出离子束。
打开挡板使离子束作用于待刻蚀结构,即进入第一刻蚀模式。
第一刻蚀模式下,持续刻蚀20min。
通入CH2F2(占比10%)/Ar+Xe(占比90%)的化学反应气体与惰性气体的混合气体,即进入第二刻蚀模式。
第二刻蚀模式下,持续刻蚀8min。
参考图7,图7为本发明实施例提供的一种待刻蚀结构刻蚀完成形成闪耀光栅的另一种结构示意图。
如图7所示,基于上述工艺条件,可以得到闪耀角38°,高度为160nm每周期为500nm的闪耀光栅,其侧壁相对粗糙,有轻微转折。
示例三:
掩膜结构为光刻胶掩膜结构,光刻胶掩膜结构在第一方向上的厚度为250nm,掩膜单元的宽度CD为100nm,掩膜结构中相邻两个掩膜单元之间的间距Pitch(该间距包括掩膜单元自身的宽度)为450nm。
光栅基底为玻璃基底。
将所述待刻蚀结构传输至反应离子束刻蚀机的腔室。
调整离子束刻蚀角度,使所述待刻蚀结构表面法线与离子束呈35°。
等离子体的能量(即BMV参数)为200V。
等离子束的束流(即BMI参数)为1A。
加速偏压能量(即ACV参数)为50V。
损失的离子能量监控值(即ACI参数)为2A。
电离能量(即RFP参数)为200W。
腔压为1mT。
离子束反应腔室通入Ar+Kr的惰性混合气体(其中Kr占比为0%-100%),放电启辉引出离子束。
打开挡板使离子束作用于待刻蚀结构,即进入第一刻蚀模式。
第一刻蚀模式下,持续刻蚀200s。
通入SF6(占比10%)/Ar+Kr(占比90%)的化学反应气体与惰性气体的混合气体,即进入第二刻蚀模式。
第二刻蚀模式下,持续刻蚀100s。
重复第一刻蚀模式和第二刻蚀模式,循环周期次数为5次。
参考图8,图8为本发明实施例提供的一种待刻蚀结构刻蚀完成形成闪耀光栅的又一种结构示意图。
如图8所示,基于上述工艺条件,可以得到闪耀角35°,高度为120nm每周期为450nm的闪耀光栅,其侧壁光滑平整。
示例四:
掩膜结构为光刻胶掩膜结构,光刻胶掩膜结构在第一方向上的厚度为250nm,掩膜单元的宽度CD为100nm,掩膜结构中相邻两个掩膜单元之间的间距Pitch(该间距包括掩膜单元自身的宽度)为400nm。
光栅基底为硅基底。
将所述待刻蚀结构传输至反应离子束刻蚀机的腔室。
调整离子束刻蚀角度,使所述待刻蚀结构表面法线与离子束呈37°。
等离子体的能量(即BMV参数)为400V。
等离子束的束流(即BMI参数)为1A。
加速偏压能量(即ACV参数)为150V。
损失的离子能量监控值(即ACI参数)为2A。
电离能量(即RFP参数)为300W。
腔压为2mT。
离子束反应腔室通入Ar+Ne的惰性混合气体(其中Ne占比为0%-100%),放电启辉引出离子束。
打开挡板使离子束作用于待刻蚀结构,即进入第一刻蚀模式。
第一刻蚀模式下,持续刻蚀80s。
通入CHF3(占比20%)/Ar+Ne(占比80%)的化学反应气体与惰性气体的混合气体,即进入第二刻蚀模式。
第二刻蚀模式下,持续刻蚀50s。
重复第一刻蚀模式和第二刻蚀模式,循环周期次数为8次。
参考图9,图9为本发明实施例提供的一种待刻蚀结构刻蚀完成形成闪耀光栅的又一种结构示意图。
如图9所示,基于上述工艺条件,可以得到闪耀角40°,高度为100nm每周期为400nm的闪耀光栅,其侧壁光滑平整。
通过上述描述可知,示例三和示例四工艺条件下所制作的闪耀光栅,相比较示例一和示例二工艺条件下所制作的闪耀光栅,可以避免侧壁转折,能够得到光滑的侧壁,以得到性能优异的闪耀光栅结构。
以上对本发明所提供的一种闪耀光栅的刻蚀方法进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
需要说明的是,本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
还需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,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、方法、物品或者设备所固有的要素,或者是还包括为这些过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (11)
1.一种闪耀光栅的刻蚀方法,其特征在于,所述刻蚀方法包括:
提供一待刻蚀结构,所述待刻蚀结构包括在第一方向上依次设置的衬底、光栅基底以及掩膜结构;所述第一方向垂直于所述衬底且由所述衬底指向所述光栅基底;
进入第一刻蚀模式,通入惰性气体与所述待刻蚀结构发生物理轰击;
在预设时间之后,进入第二刻蚀模式,通入化学反应气体与惰性气体的混合气体与所述待刻蚀结构发生化学反应和物理轰击;
确定所述第一刻蚀模式和第二刻蚀模式的循环周期,直至加工出所需的闪耀光栅。
2.根据权利要求1所述的刻蚀方法,其特征在于,所述惰性气体为He、或Kr或Ne或Ar或Xe或以上至少两种气体的混合气体。
3.根据权利要求1所述的刻蚀方法,其特征在于,所述化学反应气体为氟基气体或氯基气体或以上两种气体的混合气体。
4.根据权利要求3所述的刻蚀方法,其特征在于,所述氟基气体为CH2F2或CF4或CHF3或SF6或NF3。
5.根据权利要求1所述的刻蚀方法,其特征在于,所述光栅基底的材料为氧化硅或石英或硅或玻璃或以上任意两种或三种的组合。
6.根据权利要求1所述的刻蚀方法,其特征在于,所述掩膜结构为光刻胶掩膜结构或金属类硬掩膜结构。
7.根据权利要求1所述的刻蚀方法,其特征在于,所述化学反应气体与所述惰性气体的混合气体中,
所述化学反应气体所占所述混合气体的比例为0-100%;
所述惰性气体所占所述混合气体的比例为0-100%。
8.根据权利要求1所述的刻蚀方法,其特征在于,所述进入第一刻蚀模式,通入惰性气体与所述待刻蚀结构发生物理轰击,包括:
将所述待刻蚀结构传输至反应离子束刻蚀机;
调整离子束刻蚀角度,使所述待刻蚀结构表面法线与离子束呈预设角度;
放电室中通入所述惰性气体,等离子体经栅网引出中和,与所述待刻蚀结构发生物理轰击。
9.根据权利要求8所述的刻蚀方法,其特征在于,所述离子束刻蚀角度为0°-90°。
10.根据权利要求8所述的刻蚀方法,其特征在于,所述等离子体的能量为200V-600V;
所述等离子束的束流为0.1A-1A;
等离子体加速偏压能量为50V-400V;
损失的离子能量监控值为1A-2A;
电离能量为200W-600W;
腔压为0.1mT-5mT。
11.根据权利要求1所述的刻蚀方法,其特征在于,所述第一刻蚀模式和第二刻蚀模式的循环周期为1次-10次。
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CN202110924132.3A CN115704932A (zh) | 2021-08-12 | 2021-08-12 | 一种闪耀光栅的刻蚀方法 |
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