TW201513184A - 金屬光柵的製備方法 - Google Patents

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Abstract

本發明涉及一種金屬光柵的製備方法，其包括以下步驟：提供一基底；在所述基底的表面設置一金屬層；在所述金屬層遠離基底的表面設置一圖形化的掩模層，該圖形化的掩模層覆蓋所述金屬層表面的部分區域，並暴露所述金屬層表面的其餘區域；用物理性蝕刻氣體和反應性蝕刻氣體同時蝕刻所述金屬層，使所述金屬層的表面形成複數第三凹槽；以及去除所述圖形化的掩模層。

Description

金屬光柵的製備方法
本發明涉及一種金屬光柵的製備方法，尤其涉及一種矩形金屬光柵的製備方法。
金、銀等金屬光柵在很多領域具有重要的應用，比如奈米光學、生化感測器、超高分辨成像的精密光學儀器、表面等離子學和表面等離子激元光刻等。
現有金屬光柵多是通過剝離（Lift-off）工藝或電化學或乾法蝕刻等方法製備的，然而，這些方法或因為引入化學試劑導致金屬光柵的結構及性質不理想，或很難實現特定形貌及非常小的奈米結構，或容易引起金、銀等金屬發生物理性質不穩定。因此，利用上述方法製備具有一定微結構的金、銀等亞波長金屬光柵具有很大的挑戰性。
亞波長金屬光柵是一種其特徵尺寸小於或等於其工作波長的金屬光柵。亞波長金屬光柵一般需要具有矩形等規則形狀的微結構，然而，受限於現有工藝，導致這些金屬光柵的微結構容易出現規整度差，表面粗糙度大，深寬比較低等缺陷。其原因是：若用鉻金屬做掩模，利用氬氣等物理性蝕刻氣體對金屬進行物理轟擊，由於鉻金屬掩模也會被所述物理性蝕刻氣體蝕刻，因此，所得到的金屬光柵的深寬比有限，其次，金、銀等金屬的物化性質在蝕刻過程中也會發生改變。若用普通光刻膠做掩模，雖然可以得到深寬比較高的金屬光柵，但由於光刻膠的黏性及金屬在蝕刻的過程中的側向沉積，導致金屬光柵的面型不易控制，容易出現“泛邊”現象，即，金屬光柵的微結構規整度差、表面粗糙度大，難以保證金屬光柵的微結構具有一規則的形狀，如矩形。
有鑒於此，確有必要提供一種亞波長金屬光柵的製備方法，利用該製備方法所製備的亞波長金屬光柵具有較高的深寬比，且該金屬光柵中的微結構具有較高的規整度和較小的表面粗糙度。
一種金屬光柵的製備方法，其包括以下步驟：
步驟S1，提供一基底；
步驟S2，在所述基底的表面設置一金屬層；
步驟S3，在所述金屬層遠離基底的表面設置一圖形化的掩模層，該圖形化的掩模層覆蓋所述金屬層表面的部分區域，並暴露所述金屬層表面的其餘區域；
步驟S4，用物理性蝕刻氣體和反應性蝕刻氣體同時蝕刻所述金屬層的暴露區域，使所述金屬層的表面形成複數第三凹槽；以及
步驟S5，去除所述圖形化的掩模層。
進一步地，步驟S3中，所述圖形化的掩模層包括層疊設置的第一掩模層和第二掩模層。
與先前技術相比，本發明所提供的金屬光柵的製備方法中，採用反應性蝕刻氣體和物理性蝕刻氣體同時對金屬層進行蝕刻或轟擊，可在金屬光柵上形成結構規整且粗糙度小的矩形微結構，且金屬光柵的柵高較高，可在200奈米以上，其深寬比可在4:1以上。另外，金屬層與第二掩模層之間形成有第一掩模層，在對第一掩模層蝕刻過程，所述第二掩模層對第一掩模層起到有效的保護作用，可減少第一掩模層的奈米圖案的失真，保證第一掩模層的奈米圖案的解析度和保真度。
圖1為本發明實施例提供的製備金屬光柵的工藝流程圖。
圖2為本發明實施例製備圖形化的掩模層的工藝流程圖。
圖3為本發明實施例製備的金屬光柵的掃描電鏡照片。
圖4為金屬光柵的立體結構示意圖。
圖5為圖1中的金屬光柵的另一立體結構示意圖。
下面將結合圖式及具體實施例對本發明提供的金屬光柵的製備方法作進一步的詳細說明。
請參見圖1，本發明提供一種金屬光柵的製備方法，其包括以下步驟：
步驟S1，提供一基底10；
步驟S2，在所述基底10的表面設置一金屬層12；
步驟S3，在所述金屬層12遠離基底10的表面設置一圖形化的掩模層14，該圖形化的掩模層14覆蓋所述金屬層12表面的部分區域，並暴露所述金屬層12表面的其餘區域；
步驟S4，用物理性蝕刻氣體和反應性蝕刻氣體同時蝕刻所述金屬層12表面的其餘區域，使所述金屬層12的表面形成複數第三凹槽122；以及
步驟S5，去除所述圖形化的掩模層14。
在步驟S1中，所述基底10為一具有光滑表面的絕緣基底或半導體基底。具體地，所述基底10的材料可以為氮化鎵、砷化鎵、藍寶石、氧化鋁、氧化鎂、矽、二氧化矽、氮化矽、石英或玻璃等。進一步地，所述基底10的材料也可以為摻雜的半導體材料，如P型氮化鎵、N型氮化鎵等。所述基底10的大小、厚度和形狀不限，可以根據實際需要進行選擇。
進一步地，在保證所述基底10的表面粗糙度及後續步驟要求的情況下，可對該基底10可進行親水處理，以改善所述基底10表面的親水性。當所述基底10的材料為氮化鎵時，所述親水處理的方法包括以下步驟：首先，清洗所述基底10，清洗時採用超淨間標準工藝清洗。然後，採用微波等離子體處理上述基底10。具體地，可將所述基底10放置於微波等離子體系統中，該微波等離子體系統的一感應功率源可產生氧等離子體、氯等離子體或氬等離子體。等離子體以較低的離子能量從產生區域擴散並漂移至所述基底10的表面，進而改善該基底10的親水性。
本實施例中，所述基底10的材料為二氧化矽，所述親水處理包括以下步驟：首先，清洗所述基底10，清洗時採用超淨間標準工藝清洗。然後，在溫度為30℃~100℃，體積比為NH3 (H2 O:H2 O2 :H2 O＝x:y:z的溶液中溫浴30分鐘~60分鐘，進行親水處理，之後用去離子水沖洗2次~3次。其中，x的取值為0.2~2，y的取值為0.2~2，z的取值為1~20。最後，用氮氣吹乾。
在步驟S2中，所述金屬層12可通過電子束蒸發、離子束濺射等方法沉積在所述基底10的表面。所述金屬層12的材料為具有表面等離子激元的金屬，比如，金、銀等貴金屬，以及銅或鋁等。所述金屬層12的厚度可根據金屬光柵預先設計的深寬比進行選擇。優選地，所述金屬層12的厚度為50奈米~250奈米。當所述金屬層12的厚度為50奈米~250奈米時，可製備獲得具有較高深寬比且具有規整微結構的亞波長金屬光柵。本實施例中，所述金屬層12為一金膜，該金膜的厚度為220奈米。
在步驟S3中，該圖形化的掩模層14包括第一掩模層142和第二掩模層144，所述第一掩模層142及第二掩模層144依次層疊設置於所述金屬層12遠離基底10的表面，所述第一掩模層142位於所述第二掩模層144與所述金屬層12之間，所述第二掩模層144覆蓋所述第一掩模層142。優選地，所述第二掩模層144與所述第一掩模層142重合設置。所述第一掩模層142選用普通的光刻膠，如：ZEP520、PMMA（Polymethylmethacrylate）、PS（Polystyrene）、SAL601或ARZ720等。所述第一掩模層142的厚度為50奈米~200奈米。所述第二掩模層144應具有可在室溫下壓印、結構穩定性好以及壓印解析度可達到10nm以下的高解析度等特性，具體地，所述第二掩模層144的材料可為HSQ、SOG（Silicon on glass）或其他有機矽類低聚物等。所述第二掩模層144的厚度為100奈米~220奈米，優選為100奈米~150奈米。所述第一掩模層142及第二掩模層144可通過在所述金屬層12遠離基底10的表面沉積然後烘乾的方式形成，也可以採用絲網印刷的方法形成。由於所述第二掩模層144易於機械壓印，因此可確保後續蝕刻第一掩模層142中形成的奈米圖形的精度，進而可確保所述整個圖形化的掩模層14的精確度，並進一步提高後續對所述金屬層12蝕刻的精度，保證蝕刻形成的金屬光柵結構的精確度。本實施例中，所述第一掩模層142的材料為ZEP520，第二掩模層144的材料為HSQ。
所述圖形化的掩模層14包括複數間隔設置的條帶形凸部或方格形凸部以及位於所述複數凸部之間從厚度方向貫穿的間隙。所述圖形化的掩模層14可以為正型掩模層，也可以為負型掩模層。本實施例中，所述圖形化的掩模層14為一正型掩模層，其包括複數相互平行且間隔設置的條帶形凸部以及位於該複數條帶型凸部間的條帶型間隙。所述圖形化的掩模層14中圖案的週期為100奈米~400奈米，具體地，所述條帶形凸部的的寬度和間隙的寬度均在50奈米~200奈米之間，優選地，本實施例中，所述條帶形凸部的寬度為100奈米，所述間隙的寬度為100奈米。
請參見圖2，所述圖形化的掩模層14的製備可通過奈米壓印及蝕刻的方法完成，具體包括以下步驟：
步驟S31，在所述金屬層12遠離基底10的表面依次形成完整的第一掩模層142和完整的第二掩模層144。
本實施例中，所述完整的第一掩模層142的製備方法包括以下步驟：首先，在所述金屬層12遠離基底10的表面旋塗光刻膠ZEP520，旋塗轉速為500轉/分鐘~6000轉/分鐘，時間為0.5分鐘~1.5分鐘。其次，在140℃~180℃溫度下烘烤3分鐘~5分鐘，從而在所述金屬層12遠離基底10的表面形成一完整的第一掩模層142。該完整的第一掩模層142的厚度為50奈米~200奈米。
所述完整的第二掩模層144的製備方法包括以下步驟：首先，在所述完整的第一掩模層142的表面旋塗所述抗蝕劑HSQ，旋塗轉速為2500轉/分鐘~7000轉/分鐘，旋塗時間為0.5分鐘~2分鐘，該抗蝕劑HSQ的旋塗在高壓下進行。其次，固化所述抗蝕劑HSQ，形成所述完整的第二掩模層144。該完整的第二掩模層144的厚度為100奈米~220奈米，優選為100奈米~150奈米。
步驟S32，提供一表面具有奈米圖案的模版18。
該模版18的奈米圖案與所述圖形化的掩模層14的圖案正好互補。該模版18可以為負型模版，也可以為正型模版。本實施例中，該模版18為一負型模版。該模版18的奈米圖案為複數間隔設置的第一凸部182以及相鄰第一凸部182之間的第一凹槽184。其中，所述第一凸部182可為條帶形凸部或方格形凸部。
所述模版18的材料可為硬性材料，如鎳、矽、二氧化矽等。該模版18的材料也可為柔性材料，如PET、PMMA、PS、PDMS等。本實施例中，該模版18的材料為二氧化矽。
本實施例中，所述複數第一凸部182為平行且間隔設置的複數條帶形凸部，相鄰的條帶形凸部之間形成所述條帶形的第一凹槽184。優選地，所述條帶形凸部的兩端沿同一方向分別延伸至所述模版18相對的兩邊緣。所述條帶形凸部及所述第一凹槽184的寬度可相等或不相等。所述奈米圖案的週期為100～400奈米，具體地，所述條帶形凸部的寬度為50奈米~200奈米，所述第一凹槽184的寬度為50奈米~200奈米。所述條帶形凸部的高度大於所述第二掩模層144的厚度，為150奈米~250奈米。本實施例中，所述條帶形凸部的寬度為100奈米，所述第一凹槽184的寬度也為100奈米，所述條帶形凸部的高度為200奈米。
步驟S33，將所述模版18具有奈米圖案的表面與所述完整的第二掩模層144貼合，並在常溫下擠壓所述模版18與基底10後，脫模；使所述完整的第二掩模層144表面形成複數與所述第一凸部182相對應的第二凹槽1444以及與所述第一凹槽184相對應的第二凸部1442。
常溫下通過所述模版18向基底10施加壓力，使得所述模版18上的奈米圖案轉移到所述第二掩模層144。具體地，使所述模版18形成有奈米圖案的表面與所述基底10上的第二掩模層144貼合，並在真空度為1×10-1 mbar~1×10-5 mbar，施加壓力為2磅/平方英尺~100磅/平方英尺（Psi）的壓印條件下，保持2分鐘~30分鐘，最後將所述模版18與基底10分離，從而該模版18表面的奈米圖案複製到所述第二掩模層144。在所述第二掩模層144形成的奈米圖案包括相互平行的複數條帶形第二凸部1442，相鄰的第二凸部1442之間形成一第二凹槽1444。所述第二掩模層144中第二凹槽1444的大小及形狀與模版18中的第一凸部182相對應，所述第二掩模層144中第二凸部1442的大小及形狀與模版18中的第一凹槽184相對應。在施加壓力的過程中，與所述模版18對應位置處的第二掩模層144被所述模版18的第一凸部182壓縮而變薄，在所述第二掩模層144中形成第二凹槽1444。所述第二凹槽1444底部位置處的第二掩模層144形成一薄層，貼附於所述第一掩模層142的表面。第二凹槽1444的深度在90奈米~210奈米之間。即所述第二凹槽1444的深度略小於所述第二掩模層144的厚度。
步驟S34，通過蝕刻去除位於所述第二凹槽1444底部對應位置的剩餘的第二掩模層144，從而露出對應位置處的第一掩模層142。
所述第二凹槽1444底部對應位置的第二掩模層144可以通過等離子體蝕刻的方法去除，所述蝕刻氣體可根據所述第二掩模層144的材料進行選擇，以保證其具有較高的蝕刻速率。本實施例中，所述第二凹槽1444底部殘留的第二掩模層144可以採用碳氟(CF4 )反應性等離子體蝕刻去除，以露出所述第一掩模層142。具體地，可將上述形成有奈米圖案的結構放置於一反應性等離子體蝕刻系統中，該反應性等離子體蝕刻系統的一感應功率源產生CF4 等離子體，CF4 等離子體以較低的離子能量從產生區域擴散並漂移至所述基底10的第二掩模層144，此時該第二凹槽1444底部的第二掩模層144被所述CF4 等離子體蝕刻。CF4 等離子體系統的功率可為10瓦~150瓦，所述CF4 等離子體的通入速率可為2~100標況毫升每分 (standard-state cubic centimeter per minute，sccm)，形成的氣壓可為1帕~15帕，採用CF4 等離子體蝕刻時間可為2秒~4分鐘。本實施例中，所述等離子體蝕刻的條件為：等離子體系統的功率為40W，等離子體的通入速率為26sccm，氣壓為2Pa，蝕刻時間為10秒。通過上述方法，所述第二凹槽1444底部的第二掩模層144被蝕刻掉，露出所述第一掩模層142，且所述第二掩模層144的第二凸部1442也同時被蝕刻變薄，但所述第二掩模層144奈米圖案的完整形態依然保持完整。所述減薄的第二凸部1442的高度在100奈米~200奈米之間。
步驟S35，去除通過所述第二掩模層144的第二凹槽1444暴露的部分第一掩模層142，以露出部分所述金屬層12。
所述第二凹槽1444底部相應位置的第一掩模層142可以在一氧等離子體系統中採用氧等離子體去除。所述氧等離子體系統的功率可為10瓦~150瓦，氧等離子體的通入速率可為2~100sccm，形成的氣壓可為0.5帕~15帕，採用氧等離子體蝕刻時間可為5秒~5分鐘。本實施例中，所述等離子系統的功率為40W，等離子體的通入速率為40sccm，氣壓為2Pa，蝕刻時間為120秒。通過上述方法，所述第二凹槽1444底部相應位置的第一掩模層142被去除，露出部分所述金屬層12。採用氧等離子體蝕刻所述第一掩模層142過程中，與所述第二凹槽1444對應的第一掩模層142被氧化而蝕刻掉，所述第二掩模層144對所述第一掩模層142中被所述第二凸部1442覆蓋的部分區域起到良好的保護作用，進而在蝕刻過程中有效保持所述第一掩模層142的解析度。通過蝕刻將所述第二掩模層144中的奈米圖案複製到所述第一掩模層142中，從而使所述整個掩模層圖形化。所述“圖形化”是指所述掩模層的表面形成複數條帶形或方格形凸部，以分散的形式覆蓋所述金屬層12的部分表面，相鄰的凸部之間形成一凹槽，與凹槽對應區域的金屬層12的表面暴露出來。可以理解，在蝕刻所述第一掩模層142的過程中，所述第二掩模層144中第二凸部1442也會被少量蝕刻，但其蝕刻速率遠小於所述氣體對第一掩模層142的蝕刻速率，因此，所述第二掩模層144能保持其奈米圖案的完整性。
在步驟S4中，用物理性蝕刻氣體和反應性蝕刻氣體同時蝕刻所述暴露的金屬層12，使所述金屬層12的表面形成複數第三凹槽122的具體過程為：將步驟S3中得到的結構放置於一蝕刻系統中，利用蝕刻氣體對所述金屬層12進行蝕刻。在蝕刻的過程中，與所述圖形化的掩模層14中的第二凹槽1444對應的部分金屬層12被氣體所蝕刻去除，從而在所述金屬層12的表面形成第三凹槽122，而被所述圖形化的掩模層14覆蓋的部分金屬層12形成第三凸部120。當位於所述第二凹槽1444對應位置處的金屬層12被全部去除時，部分所述基底10被暴露出來，此時，所述第三凹槽122為一通槽；當位於所述第二凹槽1444對應位置處的金屬層12被部分去除時，所述基底10仍舊被金屬層12完全覆蓋，此時，所述第三凹槽122為一盲槽。優選地，本實施例中，所述第三凹槽122為一通槽。當所述第三凹槽122為一通槽時，製備獲得的金屬光柵為一透射兼反射型光柵。
所述蝕刻氣體為物理性蝕刻氣體和反應性蝕刻氣體的混合氣體。所述物理性蝕刻氣體為氬氣或氦氣等，所述反應性蝕刻氣體為氧氣或氯氣等。所述物理性蝕刻氣體和反應性蝕刻氣體可根據金屬層12的材料進行選擇，以保證所述蝕刻氣體對所述金屬層12具有較高的蝕刻速率。比如，當金屬層12的材料為金、鉑或鈀時，所述物理性蝕刻氣體為氬氣，所述反應性蝕刻氣體為氧氣。當金屬層12的材料為銅時，所述物理性蝕刻氣體為氦氣，所述反應性蝕刻氣體為氧氣。當金屬層12的材料為鋁時，所述物理性蝕刻氣體為氬氣，所述反應性蝕刻氣體為氯氣。
在蝕刻所述金屬層12的過程中，所述反應性蝕刻氣體和物理性蝕刻氣體同時作用於該金屬層12上。
在所述蝕刻過程中，與所述圖形化的掩模層14中的第二凹槽1444相對應的金屬層12逐漸被蝕刻出第三凹槽122。另外，在蝕刻的過程中會脫落產生一些金屬顆粒或粉末。如果沒有反應性蝕刻氣體的參與，這些金屬顆粒或粉末會自下而上沿著所述第三凹槽122和圖形化的掩模層14的側壁堆積，從而形成“泛邊”現象，還容易造成第三凹槽122側壁的表面粗糙度大。本發明實施例中，由於所述第二掩模層144的材料會在所述反應性蝕刻氣體的作用下發生固化而收縮，使所述金屬顆粒或粉末不容易附著在在第二掩模層144上。同時，所述第一掩模層142能和所述反應性蝕刻氣體會發生化學反應，使所述金屬顆粒或粉末也不容易附著在該第一掩模層142上。此時，所述金屬顆粒或粉末會沉積在金屬層12所形成的第三凹槽122的底部，使該第三凹槽122內各個方向上的蝕刻速度梯度趨於平緩，即，所述金屬顆粒或粉末在底部的堆積相當於相應減小了縱向蝕刻速度並增大了橫向蝕刻速度。如此，所述第三凹槽122的側壁沉積的多餘的金屬便可被逐漸蝕刻掉，最終形成結構規整且表面粗糙度小的第三凸部120。
在步驟S4中，所述蝕刻系統的參數為：所述物理性蝕刻氣體的體積流量為20sccm（標況毫升每分）~80sccm，所述反應性離子蝕刻氣體的體積流量為5sccm（標況毫升每分）~15sccm，所述蝕刻系統內的壓強為10帕~50帕，所述蝕刻系統的功率為50瓦~150瓦，蝕刻時間可為5秒~5分鐘。本實施例中，所述金屬層12的材料為金，所述蝕刻氣體為氬氣和氧氣的混合氣體，其中，氬氣的體積流量為48sccm，氧氣的體積流量為10sccm，其形成的壓強為26帕，所述蝕刻系統的功率為70瓦，蝕刻時間為50秒。
步驟4完成後，所述第三凹槽122的形狀呈規整的矩形，其深度在150奈米至220奈米之間。所述第三凹槽122與第三凸部120的寬度分別與所述第二凹槽1444和第二凸部1442的寬度相同。即，所述第三凹槽122與第三凸部120的寬度均在50奈米至200奈米之間。所述金屬層12在所述第三凹槽122底部對應位置的厚度為0至30奈米之間。
在步驟S5中，所述圖形化的掩模層14可通過利用有機溶劑如四氫呋喃（THF）、丙酮、丁酮、環己烷、正己烷、甲醇或無水乙醇等無毒或低毒環保溶劑作為剝離劑，溶解所述圖形化的掩模層14的方法去除，從而形成金屬光柵。本實施例中，所述有機溶劑為丁酮，所述圖形化的掩模層14溶解在所述丁酮中，從而與所述金屬層12脫離。
去除所述圖形化的掩模層14之後，在所述圖形化的掩模層14的第二凸部1442對應位置露出複數第三凸部120，從而獲得一完整的金屬光柵。所述金屬光柵設置於所述基底10上。如圖3所示，所述金屬光柵中的每一個第三凸部120均呈矩形，其表面粗糙度很小，而且每一個第三凸部120均為規整的矩形。所述金屬光柵的週期為100奈米至400奈米之間，深寬比為4:1至1:1之間。
可以理解，所述第三凸部120可以是複數並排間隔延伸的條帶形結構，如圖4所示；也可以是複數間隔設置的方格形結構所形成的陣列，如圖5所示。
相較於先前技術，本發明提供的金屬光柵的製備方法具有以下優點：第一、採用反應性蝕刻氣體和物理性蝕刻氣體同時對金屬層進行蝕刻，可在金屬光柵上形成結構規整且表面粗糙度小的凸起結構；第二、利用該方法可製備獲得柵高較高的金屬光柵，如柵高超過200奈米且深寬比超過4:1的矩形金屬光柵；第三、所述第二掩模層由抗蝕劑HSQ構成，其可以在室溫下進行壓印，該抗蝕劑HSQ在後續製造工藝形變較小，進而保證後續蝕刻的精度；第四、金屬層與第二掩模層之間形成有第一掩模層，在對第一掩模層蝕刻過程，由抗蝕劑HSQ構成的第二掩模層對第一掩模層起到有效的保護作用，減少第一掩模層的奈米圖案的失真，保證第一掩模層的奈米圖案的解析度和保真度；第五、本發明提供的金屬光柵的製備方法簡單，成本低，易於工業化生產。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
10‧‧‧基底
12‧‧‧金屬層
120‧‧‧第三凸部
122‧‧‧第三凹槽
14‧‧‧圖形化的掩模層
142‧‧‧第一掩模層
144‧‧‧第二掩模層
1442‧‧‧第二凸部
1444‧‧‧第二凹槽
18‧‧‧模版
182‧‧‧第一凸部
184‧‧‧第一凹槽
無
10‧‧‧基底
12‧‧‧金屬層
120‧‧‧第三凸部
122‧‧‧第三凹槽
14‧‧‧圖形化的掩模層
142‧‧‧第一掩模層
144‧‧‧第二掩模層

Claims (18)

  1. 一種金屬光柵的製備方法，其包括以下步驟：
    提供一基底；
    在所述基底的表面設置一金屬層；
    在所述金屬層遠離基底的表面設置一圖形化的掩模層，所述圖形化的掩模層覆蓋所述金屬層表面的部分區域，並暴露所述金屬層表面的其餘區域；
    用物理性蝕刻氣體和反應性蝕刻氣體同時蝕刻所述金屬層表面的其餘區域，使所述金屬層表面形成複數凹槽；
    以及去除所述圖形化的掩模層。
  2. 如請求項第1項所述的金屬光柵的製備方法，其中，所述圖形化的掩模層的製備包括以下步驟：
    在所述金屬層遠離基底的表面依次形成完整的第一掩模層和完整的第二掩模層；
    提供一表面具有奈米圖案的模版；
    將該模版具有奈米圖案的表面與所述完整的第二掩模層貼合，並在常溫下擠壓所述模版與基底，並脫模，使所述奈米圖案轉移至所述第二掩模層，從而形成一圖形化的第二掩模層；以及
    通過蝕刻去除未被所述圖形化的第二掩模層覆蓋的部分第一掩模層，從而形成一圖形化的第一掩模層。
  3. 如請求項第2項所述的金屬光柵的製備方法，其中，所述部分第一掩模層在一氧等離子體系統中採用氧等離子體去除，所述氧等離子體系統的功率為10瓦~150瓦，氧等離子體的通入速率為2~100sccm，形成的氣壓為0.5帕~15帕，蝕刻時間為5秒~5分鐘。
  4. 如請求項第1項所述的金屬光柵的製備方法，其中，所述金屬層的厚度為50奈米~250奈米。
  5. 如請求項第2項所述的金屬光柵的製備方法，其中，所述第一掩模層的材料為ZEP520、PMMA、PS、SAL601或ARZ720。
  6. 如請求項第2項所述的金屬光柵的製備方法，其中，所述第二掩模層的材料為HSQ、SOG或其他有機矽類低聚物。
  7. 如請求項第2項所述的金屬光柵的製備方法，其中，所述第一掩模層的厚度為50奈米~200奈米。
  8. 如請求項第2項所述的金屬光柵的製備方法，其中，所述第二掩模層的厚度為100奈米~220奈米。
  9. 如請求項第1項所述的金屬光柵的製備方法，其中，所述物理性蝕刻氣體為氬氣或氦氣。
  10. 如請求項第1項所述的金屬光柵的製備方法，其中，所述反應性蝕刻氣體為氧氣或氯氣。
  11. 如請求項第1項所述的金屬光柵的製備方法，其中，所述金屬層為貴金屬，銅或鋁。
  12. 如請求項第1項所述的金屬光柵的製備方法，其中，所述金屬層的材料為金、鉑或鈀時，所述物理性蝕刻氣體為氬氣，所述反應性蝕刻氣體為氧氣。
  13. 如請求項第1項所述的金屬光柵的製備方法，其中，所述金屬層的材料為銅時，所述物理性蝕刻氣體為氦氣，所述反應性蝕刻氣體為氧氣。
  14. 如請求項第1項所述的金屬光柵的製備方法，其中，所述金屬層的材料為鋁時，所述物理性蝕刻氣體為氬氣，所述反應性蝕刻氣體為氯氣。
  15. 如請求項第1項所述的金屬光柵的製備方法，其中，所述物理性蝕刻氣體的體積流量為20sccm~80sccm，所述反應性離子蝕刻氣體的體積流量為5sccm~15sccm，其形成的壓強為10帕~50帕，蝕刻功率為50瓦~150瓦，蝕刻時間為5秒~5分鐘。
  16. 如請求項第1項所述的金屬光柵的製備方法，其中，所述金屬層的材料為金，所述物理性蝕刻氣體為氬氣，反應性離子蝕刻氣體為氧氣，氬氣的體積流量為48sccm，氧氣的體積流量為10sccm，其形成的壓強為26帕，所述蝕刻系統的功率為70瓦，蝕刻時間為50秒。
  17. 如請求項第1項所述的金屬光柵的製備方法，其中，所述圖形化的掩模層包括複數間隔設置的條帶形凸部或方格形凸部以及位於所述複數凸部之間且從厚度方向貫穿的間隙。
  18. 如請求項第1項所述的金屬光柵的製備方法，其中，所述複數凹槽為通槽。
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