一种闪耀光栅的刻蚀方法技术

本发明专利技术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。确保器件性能。确保器件性能。

【技术实现步骤摘要】
一种闪耀光栅的刻蚀方法


[0001]本专利技术涉及半导体工艺
，更具体地说，涉及一种闪耀光栅的刻蚀方法。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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。
[0006]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。
[0007]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。

技术实现思路

[0008]有鉴于此，为解决上述问题，本专利技术提供一种闪耀光栅的刻蚀方法，技术方案如下：
[0009]一种闪耀光栅的刻蚀方法，所述刻蚀方法包括：
[0010]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；
[0011]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；
[0012]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；
[0013]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。
[0014]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。
[0015]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。
[0016]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。
[0017]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。
[0018]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。
[0019]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，
[0020]所述化学反应气体所占所述混合气体的比例为0
‑
100％；
[0021]所述惰性气体所占所述混合气体的比例为0
‑
100％。
[0022]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：
[0023]将所述待刻蚀结构传输至反应离子束刻蚀机；
[0024]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；
[0025]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。
[0026]优选的，在上述刻蚀方法中，所述离子束刻蚀角度为0
°‑
90
°
。
[0027]优选的，在上述刻蚀方法中，所述等离子体的能量为200V
‑
600V；
[0028]所述等离子束的束流为0.1A
‑
1A；
[0029]加速偏压能量为50V
‑
400V；
[0030]损失的离子能量监控值为1A
‑
2A；
[0031]电离能量为200W
‑
600W；
[0032]腔压为0.1mT
‑
5mT。
[0033]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。
[0034]相较于现有技术，本专利技术实现的有益效果为：
[0035]本专利技术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
[0036]为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的实施例，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。
[0037]图1为闪耀角的示意图；
[0038]图2为本专利技术实施例提供的一种闪耀光栅的刻蚀方法的流程示意图；
[0039]图3为本专利技术实施例提供的一种待刻蚀结构的结构示意图；
[0040]图4为本专利技术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；
[0041]图5为本专利技术实施例提供的另一种闪耀光栅的刻蚀方法的流程示意图；
[0042]图6为本专利技术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；
[0043]图7为本专利技术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本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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<...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁枫，蒋中原，杨宇新，李佳鹤，彭泰彦，许开东，
申请(专利权)人：江苏鲁汶仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：