CN117406318A - 一种相位型准随机孔阵列叉形光栅及其制备方法 - Google Patents
一种相位型准随机孔阵列叉形光栅及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117406318A CN117406318A CN202311386935.3A CN202311386935A CN117406318A CN 117406318 A CN117406318 A CN 117406318A CN 202311386935 A CN202311386935 A CN 202311386935A CN 117406318 A CN117406318 A CN 117406318A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- square
- fork
- substrate
- grating
- quasi
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims description 20
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 26
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 claims description 44
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 29
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims description 19
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims description 16
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 14
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 claims description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 4
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 claims description 4
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 claims description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 6
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 abstract description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 26
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 14
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 14
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 3
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 2
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005459 micromachining Methods 0.000 description 2
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012576 optical tweezer Methods 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010023 transfer printing Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/18—Diffraction gratings
- G02B5/1847—Manufacturing methods
- G02B5/1857—Manufacturing methods using exposure or etching means, e.g. holography, photolithography, exposure to electron or ion beams
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/0012—Optical design, e.g. procedures, algorithms, optimisation routines
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Abstract
本公开提供了一种相位型准随机孔阵列叉形光栅及其制备方法，包括：提供一基板；根据待射光源的波长和预设相位差确定待制备的孔结构的深度；在所述基板的表面制备具有所述深度的多个所述孔结构，以形成准随机孔阵列叉形光栅，使所述准随机孔阵列叉形光栅具备正弦叉形光栅的特性。本公开与传统半导体工艺兼容，制造工艺简单，利用准随机孔阵列结构的刻蚀实现正弦叉形光栅的特性，使制备出的叉形光栅具有抑制高级衍射的特性，同时根据需要制作不同高度和周期的相位型准随机孔阵列叉形光栅，消去零级衍射，得到清晰的正负一级衍射图像，减少读数误差，可以更好地分析涡旋光特性。
Description
技术领域
本公开涉及光学涡旋技术领域，尤其涉及一种相位型准随机孔阵列叉形光栅及其制备方法。
背景技术
光可以偏离直线路径，最典型的例子是光穿透小孔后，在孔后的阴影内出现了不该有的光，表现出了光的电磁波的特性，这种绕过障碍的传播称为衍射。衍射使光强发生了重新分布，出现了明暗相间的条纹，且本不该有光的位置也有光的分布，尤其在边缘处光强的重新分布尤为明显，使其边界不再分明。
涡旋光携带量子化轨道角动量，可对信息进行编码，使得网络能够承载更多的信息，大大提高了容量。具有螺旋波前相位奇异性的光学涡旋光束携带量子化轨道角动量，比自旋角动量大很多倍，且轨道角动量可以用于携带大量信息。涡旋光的螺旋相位特性和所携带的轨道角动量为光镊和通讯及成像提供了研究的基础。
不同拓扑荷的轨道角动量相互作用，每个光子携带的信息可以从1比特增加到log2d比特，其中d是描述光子的希尔伯特空间的维数，与偏振模式编码的光子相比，光子只能形成二维空间，在这样的空间中编码的光子只携带少量信息。因此，光子的轨道角动量编码可以显著提高其信息承载能力，扩展网络容量，因此无论是在经典通信还是量子通信中，它在大容量自由空间和光纤通信中都非常有用。
随着光刻等微加工技术的精度提高，光学元件被用于产生带有轨道角动量的光学涡旋。已经采用了各种方法来产生高质量的光学涡旋，包括叉形光栅、螺旋相位板、Q板和柱面模式转换器等，其中，叉形光栅和螺旋波带片是生成高质量光学涡旋的最有效和通用的方法之一。衍射光学元件的纯平面几何结构在涡旋光束的收缩和积分应用中具有极大的优势，可以应用于极紫外、X射线甚至电子涡旋束。但是叉形光栅在产生正负一级衍射涡旋光的同时还会有高级衍射干扰。
发明内容
本公开实施例的目的在于提供一种相位型准随机孔阵列叉形光栅及其制备方法，用以解决现有技术中叉形光栅在产生正负一级衍射涡旋光的同时还会有高级衍射干扰的问题。
本公开的实施例采用如下技术方案：一种相位型准随机孔阵列叉形光栅的制备方法，包括：提供一基板；根据待射光源的波长和预设相位差确定待制备的孔结构的深度；在所述基板的表面制备具有所述深度的多个所述孔结构，以形成准随机孔阵列叉形光栅，使所述准随机孔阵列叉形光栅具备正弦叉形光栅的特性。
在一些实施例中，所述在所述基板表面制备具有所述深度的多个所述孔结构，包括：提供一标准正弦叉形光栅版图和空白版图；将所述标准正弦叉形光栅版图划分为多个第一正方形区域，并计算每个所述第一正方形区域的平均透射率；将所述空白版图按照所述标准正弦叉形光栅版图相同的划分方式划分为多个第二正方形区域；根据每个所述第一正方形区域的平均透射率与随机函数，确定与每个所述第一正方形区域相对应的第二正方形区域的透射率，完成所述空白版图的设计，形成设计版图；根据所述设计版图中每个所述第二正方形区域的透射率，在所述基板上进行所述孔结构的制备。
在一些实施例中，所述孔结构的孔径为2微米至4微米。
在一些实施例中，所述计算每个所述第一正方形区域的平均透射率，包括：分别获取所述第一正方形区域的四个顶点的透射率；计算四个所述顶点的透射率的平均值作为所述第一正方形区域的平均透射率。
在一些实施例中，所述根据每个所述第一正方形区域的平均透射率与随机函数，确定与每个所述第一正方形区域相对应的第二正方形区域的透射率，包括：依次比较每个所述第一正方形区域的平均透射率与随机函数的函数值；在所述第一正方形区域的平均透射率大于或等于所述函数值的情况下，将与所述第一正方形区域对应的第二正方形区域的透射率设定为1；在所述第一正方形区域的平均透射率小于所述函数值的情况下，将与所述第一正方形区域对应的第二正方形区域的透射率设定为0。
在一些实施例中，所述根据所述设计版图中每个所述第二正方形区域的透射率，在所述基板上进行所述孔结构的制备，包括：根据所述设计版图，制备具有第一图案的掩膜板，所述第一图案为所述掩膜板上开设的对应于所述设计版图中透射率为1的所有第二正方形区域的窗口；在所述基板的表面制备镀铬层；在所述镀铬层远离所述基板一侧的表面旋涂光刻胶层，并基于所述掩膜板将所述第一图案转印至所述光刻胶层；通过湿法刻蚀将所述第一图案转印至所述镀铬层；通过干法刻蚀在所述基板的表面刻蚀多个所述孔结构，使所有所述孔结构形成所述第一图案；去除剩余的所述光刻胶层和剩余的所述镀铬层。
在一些实施例中，所述镀铬层的厚度在90纳米至110纳米之间。
在一些实施例中，所述基板为二氧化硅基板。
本公开实施例还提供了一种相位型准随机孔阵列叉形光栅，所述相位型准随机孔阵列叉形光栅基于上述的制备方法制备而成。
本公开实施例的有益效果在于：本公开与传统半导体工艺兼容，制造工艺简单，利用准随机孔阵列结构的刻蚀实现正弦叉形光栅的特性，使制备出的叉形光栅具有抑制高级衍射的特性，同时根据需要制作不同高度和周期的相位型准随机孔阵列叉形光栅，消去零级衍射，得到清晰的正负一级衍射图像，减少读数误差，可以更好地分析涡旋光特性。
附图说明
为了更清楚地说明本说明书一个或多个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说明书中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本公开第一实施例中相位型准随机孔阵列叉形光栅的制备方法流程图；
图2为本公开第一实施例中标准正弦叉形光栅的示意图；
图3为本公开第一实施例中对标准正弦叉形光栅版图进行划分的示意图；
图4为本公开第一实施例中在步骤S352之后的层级示意图；
图5为本公开第一实施例中在步骤S353之后的层级示意图；
图6为本公开第一实施例中在步骤S354之后的层级示意图；
图7为本公开第一实施例中在步骤S355之后的层级示意图；
图8为本公开第一实施例中在步骤S356之后的层级示意图；
图9为本公开第一实施例中相位型准随机孔阵列叉形光栅的二值化示意图；
图10为本公开第二实施例中相位型准随机孔阵列叉形光栅的观察面光强示意图；
图11为本公开第二实施例中相位型准随机孔阵列叉形光栅的衍射光斑光强分布示意图；
图12为本公开第二实施例中相位型准随机孔阵列叉形光栅x轴上的光强分布示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书一个或多个实施例中的技术方案，下面将结合本说明书一个或多个实施例中的附图，对本说明书一个或多个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说明书的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书一个或多个实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本文件的保护范围。
随着光刻等微加工技术的精度提高，光学元件被用于产生带有轨道角动量的光学涡旋。已经采用了各种方法来产生高质量的光学涡旋，包括叉形光栅、螺旋相位板、Q板和柱面模式转换器等，其中，叉形光栅和螺旋波带片是生成高质量光学涡旋的最有效和通用的方法之一。衍射光学元件的纯平面几何结构在涡旋光束的收缩和积分应用中具有极大的优势，可以应用于极紫外、X射线甚至电子涡旋束。
传统叉形光栅是二进制形式的叉形全息图，其中奇数衍射级t±m＝±i/mπ，偶数衍射级t±m＝0，其中m是衍射级(m≠0)。因此，传统叉形光栅具有高阶衍射，而这不是实际应用中想要的。正弦叉形光栅可以抑制高级衍射只保留0级和正负1级衍射，然而，正弦叉形光栅通常为三维结构，由于标准平面半导体工艺和加工的限制，难以制造正弦叉形光栅。
因此，为了解决上述问题，本公开第一实施例提供了一种相位型准随机孔阵列叉形光栅及其制备方法，利用准随机孔结构的制备，使其呈现正弦叉形光栅的特性，满足对正负一级衍射的需求，同时使用相位型结构消除零级衍射，降低读数难度及读数误差，以更好地分析涡旋光特性。
图1示出了本实施例中所提供的制备方法的流程图，其至少包括步骤S10至S30：
S10，提供一基板。
本实施例中的基板主要为二氧化硅基板，即玻璃基板，通过在基板的表面进行准随机的孔结构刻蚀形成叉形结构，基板的厚度只要满足刻蚀需求即可。
S20，根据待射光源的波长和预设相位差确定待制备的孔结构的深度。
相位型结构本质上是根据傅里叶光学理论，当引入一个π的相位差时，偶数级的衍射会被消除，只剩下奇数级的衍射。本实施例限定预设的相位差为π，结合待射光源的波长以及预设相位差和折射率之间的关系，进行待刻蚀的孔结构的深度计算，相位差与待射光源的波长λ之间的计算公式为：
其中，表示相位差，Δn表示折射率的差值，本实施例中主要指空气和玻璃基板之间折射率的差值，d表示待刻蚀的孔结构的深度。基于上述公式可知，待射光源的波长与孔结构所需刻蚀的深度呈正比，以实现偶数级衍射的消除。本实施例主要通过对相位差的限制实现零级衍射消除，并且在使用的光源不同时需要刻蚀的深度也会随之改变。
在一些实施例中，设定玻璃基板的折射率为1.45，空气的折射率为1，当待射光源的波长为632.8nm时，对应刻蚀的孔结构刻蚀深度为d为：
其中，相位差折射率的差值Δn＝0.45，波长λ＝632.8，对应计算出d的值为703.1nm。
S30，在基板的表面制备具有深度的多个孔结构，以形成准随机孔阵列叉形光栅，使准随机孔阵列叉形光栅具备正弦叉形光栅的特性。
由于正弦叉形光栅的三维结构限制，其在制备时受工艺和加工精度影响，工艺难度大。本实施例的准随机孔阵列结构由准随机孔结构组成，这些孔结构在基板表面上准随机分布，使其制备后形成的准随机孔阵列叉形光栅具有与正弦叉形光栅相同的特性，即可实现对高级衍射的消除，并且在进行孔结构的制备过程中可以直接使用常规的平面半导体制备工艺，易于实现集成和制造，制备步骤简单，相较于普通的正弦叉形光栅的制备，精度有较大提升。
在实际实现的过程中，本实施例结合标准正弦叉形光栅的设计版图进行孔结构的设计和制备，其具体制备流程如下：
S31，提供一标准正弦叉形光栅版图和空白版图。
图2示出了一种标准正弦叉形光栅的示意图，空白版图则为对应于标准正弦叉形光栅的尺寸所准备的用于进行孔结构设计的版图。
S32，将标准正弦叉形光栅版图划分为多个第一正方形区域，并计算每个第一正方形区域的平均透射率。
图3示出了对标准正弦叉形光栅版图进行划分的示意图，并根据划分情况，对每个第一正方形区域的平均透射率进行计算，以通过各个第一正方形区域的平均透射率来表示标准正弦叉形光栅在该位置的透射率表现。
具体地，在计算每个第一正方形区域的平均透射率时，可通过分别获取该第一正方形区域的四个顶点的透射率，并计算该四个顶点的透射率的平均值来作为该第一正方形区域的平均透射率。由于正弦叉形光栅的透射率在0和1之间变化，对应每个第一正方形区域的平均透射率也应当为介于0和1之间的值。
S33，将空白版图按照标准正弦叉形光栅版图相同的划分方式划分为多个第二正方形区域。
空白版图用于设计准随机孔结构的阵列，其在进行设计时需要参考正弦叉形光栅的透射率进行，因此在对应进行区域划分时，空白版图的划分方式应当与标准正弦叉形光栅版图的划分方式完全相同。
S34，根据每个第一正方形区域的平均透射率与随机函数，确定与每个第一正方形区域相对应的第二正方形区域的透射率，完成空白版图的设计，形成设计版图。
在对空白版图经过划分后，每个第一正方形区域应当具有唯一一个对应的第二正方形区域，本实施例利用二值化对第二正方形区域的透射率进行表示，即第二正方形区域的透射率只能是0或1，在进行第二正方形区域透射率的具体确定时，则根据相应的第一正方形区域的平均透射率和随机函数rand的函数值进行对比，结合对比结果对第二正方形区域的透射率进行设计。
具体地，依次比较每个第一正方形区域的平均透射率与随机函数的函数值，本实施例限制rand函数的函数值介于0和1之间，并且在每次比较的过程中，随机函数的函数值均会发生改变，以防止过拟合情况出现；在第一正方形区域的平均透射率大于或等于函数值的情况下，将与该第一正方形区域对应的第二正方形区域的透射率设定为1；在第一正方形区域的平均透射率小于函数值的情况下，将与该第一正方形区域对应的第二正方形区域的透射率设定为0，例如针对标准正弦叉形光栅版图中第m行、第n列的第一正方形区域，其平均透射率记为t’m、n，则对应在空白版图中第m行、第n列的第二正方形区域的透射率tm、n则为：
rand≤t’m、n，tm、n＝1；
rand>t’m、n，tm、n＝0；
在比较所有第一正方形区域之后，即可得到所有第二正方形区域的透射率设置值，此时对应的空白版图则基于第二正方形区域的透射率的设置情况，形成设计版图。
S35，根据设计版图中每个所述第二正方形区域的透射率，在基板上进行孔结构的制备。
得到设计版图后，即可根据设计版图中各个位置的透射率情况，在基板上对应进行孔结构的制备，以使所有孔结构制备完成后所形成的准随机孔阵列叉形光栅具有与正弦叉形光栅相同的特性，以消除高阶衍射。
具体的，根据设计版图中每个所述第二正方形区域的透射率，在基板上进行所述孔结构的制备的步骤如下：
S351，根据设计版图，制备具有第一图案的掩膜板。
首先根据设计版图进行掩膜板的制备，掩膜板根据设计版图中不同区域的透射率设置情况对应进行第一图案的设计，该第一图案为掩膜板上开设的对应于设计版图中透射率为1的所有第二正方形区域的窗口，即在光刻时，光线可以透过该第一图案的窗口照射到光刻胶上，实现第一图案的转印操作。
S352，在基板的表面制备镀铬层。
本实施例中所制备的镀铬层主要用于在后续的刻蚀过程中对基板进行保护，如图4所示。需要注意的是，镀铬层的层级厚度通常在90纳米至110纳米之间，防止过薄的镀铬层无法起到良好的保护作用，而厚度过厚又会造成材料的浪费。
S353，在镀铬层远离基板一侧的表面旋涂光刻胶层，并基于掩膜板将第一图案转印至光刻胶层。
在镀铬层远离基板一侧的表面(即镀铬层的上表面)旋涂光刻胶层，配合掩膜板的使用，经过曝光、显影等光刻工艺，将第一图案转移到光刻胶层中，如图5所示，此时光刻胶层中被消除掉的部分即形成第一图案。
S354，通过湿法刻蚀将第一图案转印至镀铬层。
光刻工艺完成后，即可通过湿法刻蚀对镀铬层进行刻蚀，被光刻胶覆盖的部分由于不会接触到刻蚀溶剂，不会被刻蚀掉，而镀铬层中裸露的部分被刻蚀溶剂去除，同样形成第一图案，如图6所示。
S355，通过干法刻蚀在基板的表面刻蚀多个孔结构，使所有孔结构形成第一图案。
基于剩余光刻胶层和剩余镀铬层的遮挡，通过干法刻蚀对裸露的基板部分进行刻蚀，并且在刻蚀时结合步骤S20所确定的深度进行孔结构形成，所有刻蚀形成的孔结构形成第一图案，如图7所示，此时形成的孔结构对应于设计版图中所有透射率为1的第二正方形区域，而未被刻蚀的区域则对应设计版图中所有透射率为0的第二正方形区域。
S356，去除剩余的光刻胶层和剩余的镀铬层。
对基板刻蚀完成后，去除剩余的光刻胶层和剩余的镀铬层，即可得到相位型准随机孔阵列叉形光栅，如图8所示。需要注意的是，去除剩余层级的方式可以为湿法去胶，对应于光刻胶、镀铬层的去除，湿法去胶所使用的溶液依次是丙酮、无水乙醇、去离子水，最后通过氮气N2进行吹干即可。
图9示出了一种相位型准随机孔阵列叉形光栅的二值化示意图。如图9所示，黑色区域部分则对应为透射率为0的第二正方形区域，白色部分则对应透射率为1的第二正方形区域，实际上，图9中每个孔的尺寸应当对应于图3中对标准正弦叉形光栅的第一正方形区域的大小，该尺寸通常根据半导体工艺的设备精度进行确定，例如2至4微米，即孔结构的孔径在2至4微米之间，第一正方形区域和第二正方形区域的边长与孔结构的孔径保持一致，本实施例图3中仅为了进行第一正方形区域的示意，其尺寸明显大于图9中孔结构的孔径大小，不应当作为第一正方形区域划分的依据。
本实施例与传统半导体工艺兼容，制造工艺简单，利用准随机孔阵列结构的刻蚀实现正弦叉形光栅的特性，使制备出的叉形光栅具有抑制高级衍射的特性，同时根据需要制作不同高度和周期的相位型准随机孔阵列叉形光栅，消去零级衍射，得到清晰的正负一级衍射图像，减少读数误差，可以更好地分析涡旋光特性。
基于相同的发明构思，本公开第二实施例提供了一种相位型准随机孔阵列叉形光栅，该相位型准随机孔阵列叉形光栅利用本公开第一实施例所提供的制备方法制备而成，具有简单的结构，并且可以消去零级衍射和高级衍射，得到清晰的正负一级衍射图像，减少读数误差，可以更好地分析涡旋光特性。
图10示出了本实施例相位型准随机孔阵列叉形光栅的观察面光强示意图；图11示出了本实施例相位型准随机孔阵列叉形光栅的衍射光斑光强分布示意图；图12示出了本实施例相位型准随机孔阵列叉形光栅x轴上的光强分布示意图。基于上述示意图可知，本实施例的相位型准随机孔阵列叉形光栅有效消去了零级和高级衍射，并在正负一级衍射上具有良好的表现。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本公开的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本公开进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开各实施例技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种相位型准随机孔阵列叉形光栅的制备方法，其特征在于，包括：
提供一基板；
根据待射光源的波长和预设相位差确定待制备的孔结构的深度；
在所述基板的表面制备具有所述深度的多个所述孔结构，以形成准随机孔阵列叉形光栅，使所述准随机孔阵列叉形光栅具备正弦叉形光栅的特性。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述在所述基板表面制备具有所述深度的多个所述孔结构，包括：
提供一标准正弦叉形光栅版图和空白版图；
将所述标准正弦叉形光栅版图划分为多个第一正方形区域，并计算每个所述第一正方形区域的平均透射率；
将所述空白版图按照所述标准正弦叉形光栅版图相同的划分方式划分为多个第二正方形区域；
根据每个所述第一正方形区域的平均透射率与随机函数，确定与每个所述第一正方形区域相对应的第二正方形区域的透射率，完成所述空白版图的设计，形成设计版图；
根据所述设计版图中每个所述第二正方形区域的透射率，在所述基板上进行所述孔结构的制备。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述孔结构的孔径为2微米至4微米。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述计算每个所述第一正方形区域的平均透射率，包括：
分别获取所述第一正方形区域的四个顶点的透射率；
计算四个所述顶点的透射率的平均值作为所述第一正方形区域的平均透射率。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述根据每个所述第一正方形区域的平均透射率与随机函数，确定与每个所述第一正方形区域相对应的第二正方形区域的透射率，包括：
依次比较每个所述第一正方形区域的平均透射率与随机函数的函数值；
在所述第一正方形区域的平均透射率大于或等于所述函数值的情况下，将与所述第一正方形区域对应的第二正方形区域的透射率设定为1；
在所述第一正方形区域的平均透射率小于所述函数值的情况下，将与所述第一正方形区域对应的第二正方形区域的透射率设定为0。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述根据所述设计版图中每个所述第二正方形区域的透射率，在所述基板上进行所述孔结构的制备，包括：
根据所述设计版图，制备具有第一图案的掩膜板，所述第一图案为所述掩膜板上开设的对应于所述设计版图中透射率为1的所有第二正方形区域的窗口；
在所述基板的表面制备镀铬层；
在所述镀铬层远离所述基板一侧的表面旋涂光刻胶层，并基于所述掩膜板将所述第一图案转印至所述光刻胶层；
通过湿法刻蚀将所述第一图案转印至所述镀铬层；
通过干法刻蚀在所述基板的表面刻蚀多个所述孔结构，使所有所述孔结构形成所述第一图案；
去除剩余的所述光刻胶层和剩余的所述镀铬层。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述镀铬层的厚度在90纳米至110纳米之间。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述基板为二氧化硅基板。
9.一种相位型准随机孔阵列叉形光栅，其特征在于，所述相位型准随机孔阵列叉形光栅基于权利要求1至8中任一项所述的制备方法制备而成。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311386935.3A CN117406318A (zh) | 2023-10-24 | 2023-10-24 | 一种相位型准随机孔阵列叉形光栅及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311386935.3A CN117406318A (zh) | 2023-10-24 | 2023-10-24 | 一种相位型准随机孔阵列叉形光栅及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117406318A true CN117406318A (zh) | 2024-01-16 |
Family
ID=89493938
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311386935.3A Pending CN117406318A (zh) | 2023-10-24 | 2023-10-24 | 一种相位型准随机孔阵列叉形光栅及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117406318A (zh) |
-
2023
- 2023-10-24 CN CN202311386935.3A patent/CN117406318A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6828068B2 (en) | Binary half tone photomasks and microscopic three-dimensional devices and method of fabricating the same | |
| US9551924B2 (en) | Structure and method for fixing phase effects on EUV mask | |
| US20030138706A1 (en) | Binary half tone photomasks and microscopic three-dimensional devices and method of fabricating the same | |
| EP3043375B1 (en) | Reflective photomask and production method therefor | |
| US20190041742A1 (en) | Photomask having a plurality of shielding layers | |
| JP3442004B2 (ja) | 光学素子の製造方法 | |
| KR100475083B1 (ko) | 미세한 콘택홀 어레이를 위한 포토마스크, 그 제조방법 및사용방법 | |
| US8765328B2 (en) | Exposure mask and method for manufacturing same and method for manufacturing semiconductor device | |
| KR20190024852A (ko) | 노이즈를 감소시키고 초점 및 임계 치수 정보를 추출하기 위한 다기능 오버레이 마크 | |
| US7421158B2 (en) | Holographically defined surface mask etching method and etched optical structures | |
| CN117406318A (zh) | 一种相位型准随机孔阵列叉形光栅及其制备方法 | |
| US20100304568A1 (en) | Pattern forming method | |
| JP2014191176A (ja) | フォトマスクブランクス、フォトマスク及びその製造方法 | |
| US9946150B2 (en) | Light reflection type lithography mask, its manufacturing method, mask data generation method and mask blank | |
| JP4366121B2 (ja) | 素子の製造方法 | |
| Zeitner et al. | The potential of e-beam lithography for micro-and nano-optics on large areas | |
| US20040131950A1 (en) | Mask for projecting a structure pattern onto a semiconductor substrate | |
| JP5211762B2 (ja) | 反射防止構造体製造方法、反射防止構造体及び光学部材 | |
| TWI801986B (zh) | 繞射光學元件及用於產生繞射光學元件之主要工具 | |
| JP2003228160A (ja) | フォトマスク、それを用いて作製した微細光学素子製造用の型、微細光学素子、および該微細光学素子を有する光学系、光学機器、露光装置、デバイス製造方法 | |
| JP2011028233A (ja) | フォトマスク | |
| CN113500801B (zh) | 一种衍射抑制光学元件及其制造方法 | |
| TWI531855B (zh) | 製作光罩之方法 | |
| JP3322007B2 (ja) | ハーフトーン方式位相シフトマスク及びレジスト露光方法 | |
| CN116420100A (zh) | 衍射光学元件和用于制造衍射光学元件的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |