CN117826298A - 一种闪耀光栅的制备方法、衍射光波导及增强现实设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种闪耀光栅的制备方法、衍射光波导及增强现实设备，包括：提供衬底；在衬底一侧形成耐刻蚀层；在耐刻蚀层远离衬底一侧形成第一待掩膜层；对第一待掩膜层进行处理形成第一图案掩膜层；基于第一图案掩膜层，利用刻蚀气体对耐刻蚀层进行刻蚀，将第一图案转移至耐刻蚀层，形成第二图案掩膜层；基于第二图案掩膜层，利用刻蚀气体对衬底进行斜入射刻蚀，形成闪耀光栅；其中，耐刻蚀层与衬底的刻蚀选择比为0.3～2。以降低闪耀光栅的加工难度，提高加工自由度。
Description
技术领域
本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种闪耀光栅的制备方法、衍射光波导及增强现实设备。
背景技术
闪耀光栅是一种衍射光学器件，当光栅槽形的断面结构非对称时，光栅的衍射光能量便会相对集中在某一方向上，从这个方向探测衍射光能量时所探测到的光强远高于其它方向，这种现象称为光栅的闪耀，这种光栅被称为闪耀光栅。闪耀光栅具有色散和光波耦入的作用，在光谱仪和虚拟现实/增强现实等领域中都有重要的应用。
制备闪耀光栅的技术主要包括机械刻划、全息离子束刻蚀法、同质掩模法等工艺，机械刻划法是使用金刚石刀切削材料制备光栅的方法，此种方法成本高，耗时长，且产品易出现鬼线与杂散光。全息离子束刻蚀法是通过光刻曝光的方法制备光刻胶掩膜，并以光刻胶为掩膜进行离子束刻蚀，制备闪耀光栅的方法。但对光刻胶掩膜的形貌要求极高，需要对光刻过程中的匀胶、曝光、显影等工序进行苛刻的控制，因此通过此法制备闪耀光栅的难度较高。同质掩膜法是在全息离子束刻蚀法的基础上改进得来。曝光形成光刻胶掩膜后，离子束先正入射刻蚀，从而形成对称梯形的同质掩膜，再倾斜入射，从而形成闪耀面。同质掩膜法可通过改变离子束的入射角度进而改变闪耀角的大小，但受限于掩膜材质无法调控反闪耀角的角度，所制备出的闪耀光栅的反闪耀角通常小于90°。
因此研究一种既可以加工高线密度光栅，且加工难度低，加工自由度高的闪耀光栅的制备工艺成为本领域技术人员期望克服的重点问题。
发明内容
本发明提供了一种闪耀光栅的制备方法、衍射光波导及增强现实设备，以降低加工难度，提高加工自由度。
根据本发明的一方面，提供了一种闪耀光栅的制备方法，包括：
提供衬底；
在所述衬底一侧形成耐刻蚀层；
在所述耐刻蚀层远离所述衬底一侧形成第一待掩膜层；
对所述第一待掩膜层进行处理形成第一图案掩膜层；
基于所述第一图案掩膜层，利用刻蚀气体对所述耐刻蚀层进行刻蚀，将第一图案转移至所述耐刻蚀层，形成第二图案掩膜层；
基于所述第二图案掩膜层，利用刻蚀气体对所述衬底进行斜入射刻蚀，形成闪耀光栅；
其中，所述耐刻蚀层与所述衬底的刻蚀选择比为0.3～2。
可选的，对所述第一待掩膜层进行处理形成第一图案掩膜层，包括：
对所述第一待掩膜层进行压印处理形成第一图案掩膜层。
可选的，在所述耐刻蚀层远离所述衬底一侧形成第一待掩膜层，包括：
在所述耐刻蚀层远离所述衬底一侧形成第一膜层，其中，所述第一膜层为抗反射层；
在所述第一膜层远离所述衬底一侧形成第一待掩膜层，其中，所述第一待掩膜层为光学胶层；
对所述第一待掩膜层进行处理形成第一图案掩膜层，包括：
对所述第一待掩膜层进行图案化处理形成第一子图案掩膜层；
基于所述第一子图案掩膜层，利用刻蚀气体对所述第一膜层进行刻蚀，将第一子图案转移至所述第一膜层，形成第一图案掩膜层；
基于所述第一图案掩膜层，利用刻蚀气体对所述耐刻蚀层进行刻蚀，将第一图案转移至所述耐刻蚀层，形成第二图案掩膜层，包括：
基于所述第一图案掩膜层，利用刻蚀气体对所述耐刻蚀层进行正入射刻蚀，将第一图案转移至所述耐刻蚀层，形成第二图案掩膜层。
可选的，在所述耐刻蚀层远离所述衬底一侧形成第一待掩膜层，包括：
在所述耐刻蚀层远离所述衬底一侧形成第二膜层，其中，所述第二膜层为金属层、金属氧化物层或有机层；
在所述第二膜层远离所述衬底一侧形成第一待掩膜层，其中，所述第一待掩膜层为光学胶层；
对所述第一待掩膜层进行处理形成第一图案掩膜层，包括：
对所述第一待掩膜层进行图案化处理形成第一子图案掩膜层；
基于所述第一子图案掩膜层，利用刻蚀气体对所述第二膜层进行刻蚀，将第一子图案转移至所述第二膜层，形成第一图案掩膜层；
基于所述第一图案掩膜层，利用刻蚀气体对所述耐刻蚀层进行刻蚀，将第一图案转移至所述耐刻蚀层，形成第二图案掩膜层，包括：
基于所述第一图案掩膜层，利用刻蚀气体对所述耐刻蚀层进行刻蚀，将第一图案转移至所述耐刻蚀层，形成第二图案掩膜层。
可选的，基于所述第二图案掩膜层，利用刻蚀气体对所述衬底进行斜入射刻蚀，形成闪耀光栅；
其中，所述耐刻蚀层与所述衬底的刻蚀选择比为0.3～2，包括：
基于所述第二图案掩膜层，利用刻蚀气体对所述衬底进行斜入射刻蚀，形成闪耀光栅；其中，所述衬底与所述耐刻蚀层的刻蚀选择比为1，所述闪耀光栅的反闪耀角为直角。
可选的，基于所述第二图案掩膜层，利用刻蚀气体对所述衬底进行斜入射刻蚀，形成闪耀光栅；包括：
基于所述第二图案掩膜层，利用刻蚀气体对所述衬底进行斜入射刻蚀，形成闪耀光栅；其中，所述耐刻蚀层与所述衬底的刻蚀选择比大于1，所述闪耀光栅的反闪耀角为钝角。
可选的，基于所述第二图案掩膜层，利用刻蚀气体对所述衬底进行斜入射刻蚀，形成闪耀光栅；包括：
基于所述第二图案掩膜层，利用刻蚀气体对所述衬底进行斜入射刻蚀，形成闪耀光栅；其中，所述耐刻蚀层与所述衬底的刻蚀选择比小于1，所述闪耀光栅的反闪耀角为锐角。
可选的，所述刻蚀气体的入射方向与所述衬底所在平面的法线之间的第一夹角为α和所述刻蚀气体在所述衬底的投影与所述第二图案掩膜层中第二图案的延伸方向之间的第二夹角为β，第一夹角和第二夹角满足第一公式，所述第一公式为：
其中，T为所述第二图案掩膜层中第二图案的周期，W为所述第二图案的宽度，H为所述第二图案掩膜层的高度。
根据本发明的另一方面，提供了一种衍射光波导，至少包括耦入光栅区域和耦出光栅区域，所述耦入光栅区域和/或所述耦出光栅区域中的光栅基于如上述方面中任一项所述的闪耀光栅的制备方法进行制备获得。
根据本发明的另一方面，提供了一种增强现实设备，包括如上述方面中所述的衍射光波导。
本发明实施例的技术方案，通过提供一种闪耀光栅的制备方法包括：提供衬底；在衬底一侧形成耐刻蚀层；在耐刻蚀层远离衬底一侧形成第一待掩膜层；对第一待掩膜层进行处理形成第一图案掩膜层；基于第一图案掩膜层，利用刻蚀气体对耐刻蚀层进行刻蚀，将第一图案转移至耐刻蚀层，形成第二图案掩膜层；基于第二图案掩膜层，利用刻蚀气体对衬底进行斜入射刻蚀，形成闪耀光栅；其中，耐刻蚀层与衬底的刻蚀选择比为0.3～2。以降低闪耀光栅的加工难度，提高加工自由度。具体地，本发明通过在衬底上设置耐刻蚀层，并使得耐刻蚀层与衬底的刻蚀选择比为0.3～2，从而可获得直角、钝角、锐角等任意反闪耀角的闪耀光栅，相较于现有制备闪耀光栅的工艺，不仅可获得更多反闪耀角度的闪耀光栅，提高采用闪耀光栅方案的衍射光波导的设计自由度，以使获得具有更好的衍射效率/显示性能的衍射光波导成为了可能，而且在工艺上降低了制备获得具有各种不同反闪耀角度的闪耀光栅的加工难度，提高了加工自由度，有效解决现有的制备闪耀光栅时反闪耀角为锐角限制的问题。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种闪耀光栅的制备方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的另一种闪耀光栅的制备方法的流程图；
图3为本发明实施例提供的另一种闪耀光栅的制备方法的流程图；
图4为本发明实施例提供的另一种闪耀光栅的制备方法的流程图；
图5为本发明实施例提供的另一种闪耀光栅的制备方法的流程图；
图6为本发明实施例提供的另一种闪耀光栅的制备方法的流程图；
图7为本发明实施例提供的另一种闪耀光栅的制备方法的流程图；
图8为本发明实施例提供的另一种闪耀光栅的制备方法的流程图；
图9为本发明实施例提供的另一种闪耀光栅的制备方法的流程图；
图10为本发明实施例提供的另一种闪耀光栅的制备方法的流程图；
图11为本发明实施例提供的另一种闪耀光栅的制备方法的流程图；
图12为本发明实施例提供的另一种闪耀光栅的制备方法的流程图；
图13为本发明实施例提供的一种闪耀光栅制备中第一夹角和第二夹角的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
图1为本发明实施例提供的一种闪耀光栅的制备方法的流程图，图2为本发明实施例提供的另一种闪耀光栅的制备方法的流程图，如图1和图2所示，本实施例可适用于闪耀光栅情况，该方法可以由刻蚀机来执行，该刻蚀机可以采用硬件和/或软件的形式实现，该方法包括：
S101，提供衬底。
其中，衬底101的材质可以为硅、二氧化硅或者氮化硅等材料，衬底101的材质具体可以根据实际设计需求进行选择，本发明实施例不做具体限定。
S102，在衬底一侧形成耐刻蚀层。
其中，在衬底101一侧制备耐刻蚀层102，耐刻蚀层102的材料可以是与衬底101不同且耐刻蚀层102与衬底101的刻蚀选择比为0.3～2，根据衬底101的材质和刻蚀选择比范围，耐刻蚀层102进行材质选择，进而保证后续闪耀光栅的形成效果。制备耐刻蚀层102的厚度可以由待制备闪耀光栅的高度与选择比决定，闪耀光栅高度越高，选择比越低，则耐刻蚀层102所需厚度越厚；闪耀光栅高度越低，选择比越高，则耐刻蚀层102所需厚度越薄。
S103，在耐刻蚀层远离衬底一侧形成第一待掩膜层。
其中，在耐刻蚀层102远离衬底101一侧形成第一待掩膜层103，第一待掩膜层103可以根据制备工艺不同进行相应的选择，当对第一待掩膜层103进行曝光显影处理时，此时第一待掩膜层103可以为光学胶层，或者当对第一待掩膜层103进行压印处理时，此时第一待掩膜层103可以为压印胶层，具体可以根据实际工艺流程进行相应选择，本发明实施例不做具体限定。
S104，对第一待掩膜层进行处理形成第一图案掩膜层。
其中，对第一待掩膜层103进行曝光显影或者压印处理后，根据需求将部分区域的第一待掩膜层103去除，进而形成第一图案掩膜层104。
S105，基于第一图案掩膜层，利用刻蚀气体对耐刻蚀层进行刻蚀，将第一图案转移至耐刻蚀层，形成第二图案掩膜层。
其中，以第一图案掩膜层104作为掩膜，利用刻蚀气体对耐刻蚀层102进行刻蚀，以将第一图案掩膜层104中的第一图案转移至耐刻蚀层102，使得耐刻蚀层102中的部分区域被刻蚀掉，以形成第二图案掩膜层105。
S106，基于第二图案掩膜层，利用刻蚀气体对衬底进行斜入射刻蚀，形成闪耀光栅；其中，耐刻蚀层与衬底的刻蚀选择比为0.3～2。
其中，以第二图案掩膜层105作为掩膜，利用刻蚀气体对衬底101进行斜入射刻蚀。由于耐刻蚀层102与衬底101为不同材料，可以通过调节刻蚀气体比例，进一步调节刻蚀选择比，以实现调控闪耀光栅的高度、闪耀角和反闪耀角的角度，形成目标闪耀光栅。
本发明实施例通过在衬底上依次形成耐刻蚀层、第一待掩膜层、第一图案化掩膜层、第二图案掩膜层，并且合理选择耐刻蚀层与衬底的刻蚀选择比，进而形成形貌可控的闪耀光栅，降低加工难度，同时满足使用需求。
可选的，图3为本发明实施例提供的另一种闪耀光栅的制备方法的流程图，如图3所示，该方法包括：
S201，提供衬底。
S202，在衬底一侧形成耐刻蚀层。
S203，在耐刻蚀层远离衬底一侧形成第一待掩膜层。
S204，对第一待掩膜层进行压印处理形成第一图案掩膜层。
其中，根据实际的工艺需求，第一待掩膜层103可以为压印胶层，利用图案化的压印膜具，对第一待掩膜层103进行压印处理，形成第一图案，进而固化带有第一图案的第一待掩膜层103，形成第一图案掩膜层104。
S205，基于第一图案掩膜层，利用刻蚀气体对耐刻蚀层进行刻蚀，将第一图案转移至耐刻蚀层，形成第二图案掩膜层。
S206，基于第二图案掩膜层，利用刻蚀气体对衬底进行斜入射刻蚀，形成闪耀光栅；其中，耐刻蚀层与衬底的刻蚀选择比为0.3～2。
本发明实施例通过依次形成衬底、耐刻蚀层、第一待掩膜层，对第一待掩膜层进行压印处理形成第一图案化掩膜层，操作过程简单，降低加工难度，进而基于第一图案掩膜层形成第二图案掩膜层，并基于第二图案掩膜层对衬底进行刻蚀形成闪耀光栅，有效降低闪耀光栅的加工难度，提高加工自由度。
可选的，图4为本发明实施例提供的另一种闪耀光栅的制备方法的流程图，图5为本发明实施例提供的另一种闪耀光栅的制备方法的流程图，如图4和图5所示，该方法包括：
S301，提供衬底。
S302，在衬底一侧形成耐刻蚀层。
S303，在耐刻蚀层远离衬底一侧形成第一膜层，其中，第一膜层为抗反射层。
S304，在第一膜层远离衬底一侧形成第一待掩膜层，其中，第一待掩膜层为光学胶层。
其中，在耐刻蚀层102远离衬底101依次制备第一膜层106，第一膜层106可以为抗反射层，后续制备的第一待掩膜层103为光学胶时，抗反射层的作用为消除光刻胶上的驻波效应。抗反射层的厚度无具体要求，在满足消除驻波效应以及后续充当耐刻蚀层102的掩膜的条件下，通常抗反射层越薄越好。
S305，对第一待掩膜层进行图案化处理形成第一子图案掩膜层。
其中，第一待掩膜层103为光学胶层时，需要对光学胶层进行曝光显影等图案化处理工艺，进而使得将第一待掩膜层103形成第一子图案掩膜层107。
S306，基于第一子图案掩膜层，利用刻蚀气体对第一膜层进行刻蚀，将第一子图案转移至第一膜层，形成第一图案掩膜层。
其中，将第一子图案掩膜层107作为掩膜，利用电感耦合等离子体(ICP)刻蚀机器对第一膜层106进行正入射刻蚀，进而将第一子图案掩膜层107的第一子图案转移至第一膜层106，使得第一膜层106形成第一图案掩膜层104，且第一图案掩膜层104的侧壁竖直。刻蚀配方为：刻蚀气体为六氟化硫(SF6)与八氟丙烷(C3F8)，六氟化硫与八氟丙烷的比例1:5，腔室压力为0.5Pa，上电极功率为400W，下电极功率为20W，刻蚀时间为12s。
S307，基于第一图案掩膜层，利用刻蚀气体对耐刻蚀层进行正入射刻蚀，将第一图案转移至耐刻蚀层，形成第二图案掩膜层。
其中，将第一图案掩膜层104作为掩膜，利用电感耦合等离子体(ICP)刻蚀机器对耐刻蚀层102进行正入射刻蚀，使得耐刻蚀层102的侧壁竖直，进而将第一图案掩膜层104的第一图案转移至耐刻蚀102，使得耐刻蚀层102形成第二图案掩膜层105。刻蚀配方为：刻蚀气体为氧气(O2)与氩气(Ar)，氧气与氩气的比例1:2，腔室压力为0.5Pa，上电极功率为200W，下电极功率为20W，刻蚀时间为60s。
S308，基于第二图案掩膜层，利用刻蚀气体对衬底进行斜入射刻蚀，形成闪耀光栅；其中，耐刻蚀层与衬底的刻蚀选择比为0.3～2。
本发明实施例通过依次形成衬底、耐刻蚀层、第一膜层、第一待掩膜层，第一待掩膜层进行图案化处理形成第一子图案掩膜层，基于第一子图案掩膜层对第一膜层进行刻蚀形成第一图案掩膜层，基于第一图案掩膜层进行正入射刻蚀，形成第二图案掩膜层，并基于第二图案掩膜层对衬底进行刻蚀形成闪耀光栅，其中，第一膜层为抗反射层，可有效消除第一待掩膜层上的驻波效应，保证刻蚀效果，进而保证闪耀光栅的制备效果。
可选的，图6为本发明实施例提供的另一种闪耀光栅的制备方法的流程图，图7为本发明实施例提供的另一种闪耀光栅的制备方法的流程图，如图6和图7所示，该方法包括：
S401，提供衬底。
S402，在衬底一侧形成耐刻蚀层。
S403，在耐刻蚀层远离衬底一侧形成第二膜层，其中，第二膜层为金属层、金属氧化物层或有机层。
S404，在第二膜层远离衬底一侧形成第一待掩膜层，其中，第一待掩膜层为光学胶层。
其中，在耐刻蚀层102远离衬底101一侧可以制备第二膜层108，并在第二膜层108远离衬底101一侧形成第一待掩膜层103，其中第二膜层108可以为金属层、金属氧化物层或有机层，第一待掩膜层103为光学胶层，保证后续的掩膜效果。
S405，对第一待掩膜层进行图案化处理形成第一子图案掩膜层。
S406，基于第一子图案掩膜层，利用刻蚀气体对第二膜层进行刻蚀，将第一子图案转移至第二膜层，形成第一图案掩膜层。
其中，将第一子图案掩膜层107作为掩膜，对第二膜层108利用刻蚀气体进行正入射刻蚀，进而将第一子图案掩膜层107的第一子图案转移至第二膜层108，使得第一膜层106形成第一图案掩膜层104，且第一图案掩膜层104的侧壁竖直。
S407，基于第一图案掩膜层，利用刻蚀气体对耐刻蚀层进行刻蚀，将第一图案转移至耐刻蚀层，形成第二图案掩膜层。
其中，将第一图案掩膜层104作为掩膜，可以对耐刻蚀层102利用刻蚀气体进行斜入射刻蚀，使得耐刻蚀层102的侧壁倾斜，降低后续对衬底101的刻蚀难度，进而将第一图案掩膜层104的第一图案转移至耐刻蚀层102，使得耐刻蚀层102形成第二图案掩膜层105。或者，可以对耐刻蚀层102利用刻蚀气体进行正入射刻蚀，由于第二膜层108为金属层、金属氧化物层或有机层，较为耐刻蚀，此时适当增加耐刻蚀层102的厚度，进而后续可以实现较大的反闪耀角且深度较大，进而实现衍射效果较好的闪耀光栅。
S408，基于第二图案掩膜层，利用刻蚀气体对衬底进行斜入射刻蚀，形成闪耀光栅；其中，耐刻蚀层与衬底的刻蚀选择比为0.3～2。
本发明实施例通过依次形成衬底、耐刻蚀层、第二膜层、第一待掩膜层，第一待掩膜层进行图案化处理形成第一子图案掩膜层，基于第一子图案掩膜层对第二膜层进行刻蚀形成第一图案掩膜层，基于第一图案掩膜层进行斜入射刻蚀，形成第二图案掩膜层，有效降低闪耀光栅的加工难度，并基于第二图案掩膜层对衬底进行刻蚀形成闪耀光栅，保证闪耀光栅的制备效果。
可选的，图8为本发明实施例提供的另一种闪耀光栅的制备方法的流程图，如图8所示，该方法包括：
S501，提供衬底。
S502，在衬底一侧形成耐刻蚀层。
S503，在耐刻蚀层远离衬底一侧形成第一膜层，其中，第一膜层为抗反射层。
S504，在第一膜层远离衬底一侧形成第一待掩膜层，其中，第一待掩膜层为光学胶层。
S505，对第一待掩膜层进行图案化处理形成第一子图案掩膜层。
S506，基于第一子图案掩膜层，利用刻蚀气体对第一膜层进行刻蚀，将第一子图案转移至第一膜层，形成第一图案掩膜层。
S507，基于第一图案掩膜层，利用刻蚀气体对耐刻蚀层进行正入射刻蚀，将第一图案转移至耐刻蚀层，形成第二图案掩膜层。
S508，基于第二图案掩膜层，利用刻蚀气体对衬底进行斜入射刻蚀，形成闪耀光栅；其中，衬底与耐刻蚀层的刻蚀选择比为1，闪耀光栅的反闪耀角为直角。
其中，根据将耐刻蚀层102形成第二图案掩膜层105后，刻蚀气体可以为物理刻蚀气体，可以利用物理刻蚀气体对衬底101进行斜入射刻蚀，物理刻蚀气体可以为氩气等惰性气体，进而使得衬底101与耐刻蚀层102的刻蚀选择比等于1或者略小于1，刻蚀选择比为待刻蚀材料与掩膜材料的比，即待刻蚀材料为衬底101，掩膜材料为第二图案掩膜层105，即耐刻蚀层102，实现闪耀光栅的反闪耀角为直角。示例性的刻蚀配方为：屏栅电压为400V，加速栅电压为80V，刻蚀电流为500mA，刻蚀时间为1200s，刻蚀出来的闪耀角为26°，反闪耀角为90°，高度为182nm。
本发明实施例通过依次形成衬底、耐刻蚀层、第二膜层、第一待掩膜层、第一子图案掩膜层、第一图案掩膜层和第二图案掩膜层，并通过刻蚀气体对衬底进行斜入射刻蚀形成反闪耀角为直角的闪耀光栅，保证闪耀光栅的制备效果。
可选的，图9为本发明实施例提供的另一种闪耀光栅的制备方法的流程图，图10为本发明实施例提供的另一种闪耀光栅的制备方法的流程图，如图9和图10所示，该方法包括：
S601，提供衬底。
S602，在衬底一侧形成耐刻蚀层；
S603，在耐刻蚀层远离衬底一侧形成第一膜层，其中，第一膜层为抗反射层；
S604，在第一膜层远离衬底一侧形成第一待掩膜层，其中，第一待掩膜层为光学胶层。
S605，对第一待掩膜层进行图案化处理形成第一子图案掩膜层。
S606，基于第一子图案掩膜层，利用刻蚀气体对第一膜层进行刻蚀，将第一子图案转移至第一膜层，形成第一图案掩膜层。
S607，基于第一图案掩膜层，利用刻蚀气体对耐刻蚀层进行正入射刻蚀，将第一图案转移至耐刻蚀层，形成第二图案掩膜层。
S608，基于第二图案掩膜层，利用刻蚀气体对衬底进行斜入射刻蚀，形成闪耀光栅；其中，衬底与耐刻蚀层的刻蚀选择比大于1，闪耀光栅的反闪耀角为钝角。
其中，根据将耐刻蚀层102形成第二图案掩膜层105后，刻蚀气体可以为混合刻蚀气体、物理刻蚀气体或者化学刻蚀气体，示例性的，可以利用混合刻蚀气体对衬底101进行斜入射刻蚀，混合刻蚀气体可以为物理刻蚀气体和化学刻蚀气体形成的混合气体，物理刻蚀气体可以为氩气，化学刻蚀气体可以为三氟甲烷，调整化学刻蚀气体对衬底101的刻蚀速率大于化学刻蚀气体对耐刻蚀层102的刻蚀速率，控制衬底101与耐刻蚀层102的刻蚀选择比大于1，刻蚀出的反闪耀角为钝角的闪耀光栅，且适当增加混合刻蚀气体中化学刻蚀气体的比例可进一步增加选择比与反闪耀角，提高加工自由度。示例性的刻蚀配方为：刻蚀配方为：物理刻蚀气体和化学刻蚀气体的比例为4:1时，屏栅电压为400V，加速栅电压为80V，刻蚀电流为500mA，刻蚀时间为900s，刻蚀出来的闪耀角为28°，反闪耀角为110°，高度为288nm。
本发明实施例通过依次形成衬底、耐刻蚀层、第二膜层、第一待掩膜层、第一子图案掩膜层、第一图案掩膜层和第二图案掩膜层，控制衬底与耐刻蚀层的刻蚀选择比大于1，并通过刻蚀气体对衬底进行斜入射刻蚀形成反闪耀角为钝角的闪耀光栅，保证闪耀光栅的制备效果。
可选的，图11为本发明实施例提供的另一种闪耀光栅的制备方法的流程图，图12为本发明实施例提供的另一种闪耀光栅的制备方法的流程图，如图11和图12所示，该方法包括：
S701，提供衬底。
S702，在衬底一侧形成耐刻蚀层；
S703，在耐刻蚀层远离衬底一侧形成第一膜层，其中，第一膜层为抗反射层；
S704，在第一膜层远离衬底一侧形成第一待掩膜层，其中，第一待掩膜层为光学胶层。
S705，对第一待掩膜层进行图案化处理形成第一子图案掩膜层。
S706，基于第一子图案掩膜层，利用刻蚀气体对第一膜层进行刻蚀，将第一子图案转移至第一膜层，形成第一图案掩膜层。
S707，基于第一图案掩膜层，利用刻蚀气体对耐刻蚀层进行正入射刻蚀，将第一图案转移至耐刻蚀层，形成第二图案掩膜层。
S708，基于第二图案掩膜层，利用刻蚀气体对衬底进行斜入射刻蚀，形成闪耀光栅；其中，衬底与耐刻蚀层的刻蚀选择比小于1，闪耀光栅的反闪耀角为锐角。
其中，根据将耐刻蚀层102形成第二图案掩膜层105后，刻蚀气体可以为混合刻蚀气体、物理刻蚀气体或者化学刻蚀气体，示例性的，可以利用混合刻蚀气体对衬底101进行斜入射刻蚀，混合刻蚀气体可以为物理刻蚀气体和化学刻蚀气体形成的混合气体，物理刻蚀气体可以为氩气，化学刻蚀气体可以为三氟甲烷，调整化学刻蚀气体对衬底101的刻蚀速率小于化学刻蚀气体对耐刻蚀层102的刻蚀速率，控制衬底101与耐刻蚀层102的刻蚀选择比小于1，刻蚀出的反闪耀角为锐角的闪耀光栅，且适当增加混合刻蚀气体中化学刻蚀气体的比例可进一步减少选择比与反闪耀角，提高加工自由度。示例性的刻蚀配方为：刻蚀配方为：氩气和三氟甲烷的比例为8:1时，屏栅电压为400V，加速栅电压为80V，刻蚀电流为160mA，刻蚀时间为500s，刻蚀出来的闪耀角为22°，反闪耀角为53°，高度为126nm。
本发明实施例通过依次形成衬底、耐刻蚀层、第二膜层、第一待掩膜层、第一子图案掩膜层、第一图案掩膜层和第二图案掩膜层，控制衬底与耐刻蚀层的刻蚀选择比小于1，并通过刻蚀气体对衬底进行斜入射刻蚀形成反闪耀角为锐角的闪耀光栅，保证闪耀光栅的制备效果。
可选的，图13为本发明实施例提供的一种闪耀光栅制备中第一夹角和第二夹角的示意图，如图13所示，刻蚀气体的入射方向与衬底101所在平面的法线L之间的第一夹角为α和刻蚀气体在衬底101的投影与第二图案掩膜层105中第二图案的延伸方向X之间的第二夹角为β，第一夹角α和第二夹角β满足第一公式，第一公式为：
其中，T为第二图案掩膜层105中第二图案的周期，W为第二图案的宽度，H为第二图案掩膜层105的高度。
其中，通过合理设置第一夹角α和第二夹角β、第二图案掩膜层105中第二图案的周期T、第二图案的宽度W和第二图案掩膜层105的高度H，保证高线密度，形貌可控的闪耀光栅的制备。示例性的，第一夹角α为60°，第二夹角β为33°，第二图案掩膜层105中第二图案的周期T为438nm，第二图案的宽度W为130mm。
基于相同的发明构思，本发明实施例提供了一种衍射光波导，至少包括耦入光栅区域和耦出光栅区域，耦入光栅区域和/或耦出光栅区域中的光栅基于如上述方面中任一项所述的闪耀光栅的制备方法进行制备获得。
需要说明的是，由于本实施例提供的衍射光波导包括如本发明实施例提供的任意所述的闪耀光栅的制备方法，其具有闪耀光栅的制备方法相同或相应的有益效果，此处不做赘述。
基于相同的发明构思，本发明实施例提供了一种增强现实设备，包括如上述方面中所述的衍射光波导。
需要说明的是，由于本实施例提供的增强现实设备包括如本发明实施例提供的任意所述的衍射光波导，其具有衍射光波导相同或相应的有益效果，此处不做赘述。增强现实设备可以为AR眼睛等设备。
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。
Claims (10)
1.一种闪耀光栅的制备方法，其特征在于，包括：
提供衬底；
在所述衬底一侧形成耐刻蚀层；
在所述耐刻蚀层远离所述衬底一侧形成第一待掩膜层；
对所述第一待掩膜层进行处理形成第一图案掩膜层；
基于所述第一图案掩膜层，利用刻蚀气体对所述耐刻蚀层进行刻蚀，将第一图案转移至所述耐刻蚀层，形成第二图案掩膜层；
基于所述第二图案掩膜层，利用刻蚀气体对所述衬底进行斜入射刻蚀，形成闪耀光栅；
其中，所述耐刻蚀层与所述衬底的刻蚀选择比为0.3～2。
2.根据权利要求1所述的闪耀光栅的制备方法，其特征在于，对所述第一待掩膜层进行处理形成第一图案掩膜层，包括：
对所述第一待掩膜层进行压印处理形成第一图案掩膜层。
3.根据权利要求1所述的闪耀光栅的制备方法，其特征在于，在所述耐刻蚀层远离所述衬底一侧形成第一待掩膜层，包括：
在所述耐刻蚀层远离所述衬底一侧形成第一膜层，其中，所述第一膜层为抗反射层；
在所述第一膜层远离所述衬底一侧形成第一待掩膜层，其中，所述第一待掩膜层为光学胶层；
对所述第一待掩膜层进行处理形成第一图案掩膜层，包括：
对所述第一待掩膜层进行图案化处理形成第一子图案掩膜层；
基于所述第一子图案掩膜层，利用刻蚀气体对所述第一膜层进行刻蚀，将第一子图案转移至所述第一膜层，形成第一图案掩膜层；
基于所述第一图案掩膜层，利用刻蚀气体对所述耐刻蚀层进行刻蚀，将第一图案转移至所述耐刻蚀层，形成第二图案掩膜层，包括：
基于所述第一图案掩膜层，利用刻蚀气体对所述耐刻蚀层进行正入射刻蚀，将第一图案转移至所述耐刻蚀层，形成第二图案掩膜层。
4.根据权利要求1所述的闪耀光栅的制备方法，其特征在于，在所述耐刻蚀层远离所述衬底一侧形成第一待掩膜层，包括：
在所述耐刻蚀层远离所述衬底一侧形成第二膜层，其中，所述第二膜层为金属层、金属氧化物层或有机层；
在所述第二膜层远离所述衬底一侧形成第一待掩膜层，其中，所述第一待掩膜层为光学胶层；
对所述第一待掩膜层进行处理形成第一图案掩膜层，包括：
对所述第一待掩膜层进行图案化处理形成第一子图案掩膜层；
基于所述第一子图案掩膜层，利用刻蚀气体对所述第二膜层进行刻蚀，将第一子图案转移至所述第二膜层，形成第一图案掩膜层；
基于所述第一图案掩膜层，利用刻蚀气体对所述耐刻蚀层进行刻蚀，将第一图案转移至所述耐刻蚀层，形成第二图案掩膜层，包括：
基于所述第一图案掩膜层，利用刻蚀气体对所述耐刻蚀层进行刻蚀，将第一图案转移至所述耐刻蚀层，形成第二图案掩膜层。
5.根据权利要求1所述的闪耀光栅的制备方法，其特征在于，基于所述第二图案掩膜层，利用刻蚀气体对所述衬底进行斜入射刻蚀，形成闪耀光栅；
其中，所述耐刻蚀层与所述衬底的刻蚀选择比为0.3～2，包括：
基于所述第二图案掩膜层，利用刻蚀气体对所述衬底进行斜入射刻蚀，形成闪耀光栅；其中，所述衬底与所述耐刻蚀层的刻蚀选择比为1，所述闪耀光栅的反闪耀角为直角。
6.根据权利要求1所述的闪耀光栅的制备方法，其特征在于，基于所述第二图案掩膜层，利用刻蚀气体对所述衬底进行斜入射刻蚀，形成闪耀光栅；包括：
基于所述第二图案掩膜层，利用刻蚀气体对所述衬底进行斜入射刻蚀，形成闪耀光栅；其中，所述衬底与所述耐刻蚀层的刻蚀选择比大于1，所述闪耀光栅的反闪耀角为钝角。
7.根据权利要求1所述的闪耀光栅的制备方法，其特征在于，基于所述第二图案掩膜层，利用刻蚀气体对所述衬底进行斜入射刻蚀，形成闪耀光栅；包括：
基于所述第二图案掩膜层，利用刻蚀气体对所述衬底进行斜入射刻蚀，形成闪耀光栅；其中，所述衬底与所述耐刻蚀层的刻蚀选择比小于1，所述闪耀光栅的反闪耀角为锐角。
8.根据权利要求1所述的闪耀光栅的制备方法，其特征在于，所述刻蚀气体的入射方向与所述衬底所在平面的法线之间的第一夹角为α和所述刻蚀气体在所述衬底的投影与所述第二图案掩膜层中第二图案的延伸方向之间的第二夹角为β，第一夹角和第二夹角满足第一公式，所述第一公式为：
其中，T为所述第二图案掩膜层中第二图案的周期，W为所述第二图案的宽度，H为所述第二图案掩膜层的高度。
9.一种衍射光波导，其特征在于，至少包括耦入光栅区域和耦出光栅区域，所述耦入光栅区域和/或所述耦出光栅区域中的光栅基于如权利要求1-8任一项所述的闪耀光栅的制备方法进行制备获得。
10.一种增强现实设备，其特征在于，包括如权利要求9所述的衍射光波导。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410071191.4A CN117826298A (zh) | 2024-01-17 | 2024-01-17 | 一种闪耀光栅的制备方法、衍射光波导及增强现实设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410071191.4A CN117826298A (zh) | 2024-01-17 | 2024-01-17 | 一种闪耀光栅的制备方法、衍射光波导及增强现实设备 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117826298A true CN117826298A (zh) | 2024-04-05 |
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Family Applications (1)
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| CN202410071191.4A Pending CN117826298A (zh) | 2024-01-17 | 2024-01-17 | 一种闪耀光栅的制备方法、衍射光波导及增强现实设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117826298A (zh) |
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2024
- 2024-01-17 CN CN202410071191.4A patent/CN117826298A/zh active Pending
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