一种异质斜齿光栅的制备方法和结构技术

本申请提供了一种异质斜齿光栅的制备方法和结构，该方法包括：采用等离子束发射器发射第一等离子束以第一能量和第一束流以第一角度在掩膜版的遮掩下刻蚀基体得到粗刻斜齿光栅，采用等离子束发射器发射第二等离子束以第二能量和第二束流以第一角度在掩膜版的遮掩下刻蚀粗刻斜齿光栅得到最终斜齿光栅。即先用较高能量和束流的等离子束进行刻蚀，以快速刻蚀出粗刻斜齿光栅，再用较低能量和束流的等离子束进行刻蚀，修饰光栅底部两侧，从而可以得到平直的底部，得到最终斜齿光栅，避免了过刻蚀或刻蚀量不够的问题，从而提高了产品的良率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种异质斜齿光栅的制备方法和结构


[0001]本申请涉及光学器件领域，特别涉及一种异质斜齿光栅的制备方法和结构。

技术介绍

[0002]增强现实(Augmented Reality，AR)技术是近年来广受关注的科技领域，是一种将虚拟信息与真实世界巧妙融合的技术，即将显示器上的像素，通过一系列光学成像元件形成远处的虚像并投射到人眼中，AR眼镜需要透视(see
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through)，既要看到真实的外部世界,也要看到虚拟信息，所以成像系统不能挡在视线前方。这就需要多加一个或一组光学组合器(optical combiner),通过“层叠”的形式，将虚拟信息和真实场景融为一体，互相补充，互相“增强”。
[0003]光波导是应AR眼镜需求而生的一个比较有特色的光学组件，因它的轻薄与外界光线的高穿透特性而被认为是消费级AR眼镜的必选，其中，表面浮雕光栅波导(Surface Relief Grating)方案可以将AR镜片做的最薄。因此，AR眼镜想要具备普通眼镜的外观，真正走向消费市场，表面浮雕光栅方案是最佳选择。
[0004]表面浮雕光栅波导(Surface Relief Grating)中的斜齿光栅由于具有较高的衍射效率，而需求量大大提升，目前斜齿光栅的选择通常是同质斜齿光栅与异质斜齿光栅两种，由于同质材料刻蚀过程中无停止层，很难对底部形貌进行控制，同质斜齿光栅的底部往往存在不同程度的弧形现象，影响衍射效率。相比同质，异质斜齿光栅利用两种刻蚀速率差距较大的材料组合，其中形成斜齿光栅的基体刻蚀速率快，而基底刻蚀速率很慢基本接近为0，所以当底部出现弧形结构时，继续增加时间就可以将弧形结构刻蚀的比较平整，并且基底的刻蚀速率很慢，基底基本不会刻蚀。
[0005]但在实际操作中发现两种刻蚀速率差距大且满足实际需求的材料组合很有限，无法满足大部分的实际需求，并且刻蚀过程使用高能量刻蚀控制难度大，易造成过刻蚀；低能量刻蚀效率太低，又易造成刻蚀量不够的问题，都制约了异质斜齿光栅的制作，导致产品良率较低。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本申请的目的在于提供一种异质斜齿光栅的制备方法和结构，可以避免过刻蚀或刻蚀量不够的问题，从而提高了产品的良率。
[0007]为实现上述目的，本申请有如下技术方案：
[0008]第一方面，本申请实施例提供了一种异质斜齿光栅的制备方法，包括：
[0009]提供依次层叠的基底、基体和掩膜版；所述基底和所述基体的材料不同；
[0010]采用等离子束发射器发射第一等离子束以第一能量和第一束流以第一角度在所述掩膜版的遮掩下刻蚀所述基体得到粗刻斜齿光栅；所述第一能量大于或等于第一能量阈值且小于或等于第二能量阈值；所述第一束流大于或等于第一束流阈值且小于或等于第二束流阈值；
[0011]采用所述等离子束发射器发射第二等离子束以第二能量和第二束流以第一角度在所述掩膜版的遮掩下刻蚀所述粗刻斜齿光栅得到最终斜齿光栅；所述第二能量大于或等于第三能量阈值且小于或等于第四能量阈值；所述第二束流大于或等于第三束流阈值且小于或等于第四束流阈值；
[0012]去除所述掩膜版；
[0013]所述等离子束发射器、所述基底、所述基体、所述掩膜版和所述粗刻斜齿光栅在刻蚀过程中保持固定；
[0014]所述第一能量阈值大于所述第四能量阈值；所述第一束流阈值大于所述第四束流阈值；所述第一角度为所述等离子束与所述基底表面法向所成的角度；所述第一角度大于0
°
且小于90
°
。
[0015]在一种可能的实现方式中，还包括通过以下步骤预先获得所述第一等离子束和所述第二等离子束：
[0016]将第一刻蚀气体通入放电腔室以得到所述第一等离子束；
[0017]将第二刻蚀气体通入放电腔室以得到所述第二等离子束。
[0018]在一种可能的实现方式中，所述刻蚀气体包括：
[0019]氟基气体、氯基气体和惰性气体中的至少一种。
[0020]在一种可能的实现方式中，所述基底的材料包括：
[0021]硅、碳化硅、石英或金属。
[0022]在一种可能的实现方式中，所述基体的材料包括：
[0023]非金属氧化物或光学介质。
[0024]在一种可能的实现方式中，所述掩膜版的材料包括：
[0025]光刻胶、金属或光学介质材料。
[0026]在一种可能的实现方式中，所述第一能量阈值为400V；所述第二能量阈值为600V；所述第三能量阈值为75V；所述第四能量阈值为200V。
[0027]在一种可能的实现方式中，所述第一束流阈值为0.32A；所述第二束流阈值为0.79A；所述第三束流阈值为0.12A；所述第四束流阈值为0.26A。
[0028]第二方面，本申请实施例提供了一种异质斜齿光栅结构，包括：
[0029]基底和基体；
[0030]所述基体为斜齿光栅；
[0031]所述基底和所述基体的材料不同。
[0032]在一种可能的实现方式中，所述斜齿光栅的周期为460nm。
[0033]本申请实施例提供了一种异质斜齿光栅的制备方法和结构，该方法包括：提供依次层叠的基底、基体和掩膜版，基底和基体的材料不同，采用等离子束发射器发射第一等离子束以第一能量和第一束流以第一角度在掩膜版的遮掩下刻蚀基体得到粗刻斜齿光栅，第一能量大于或等于第一能量阈值且小于或等于第二能量阈值，第一束流大于或等于第一束流阈值且小于或等于第二束流阈值，采用等离子束发射器发射第二等离子束以第二能量和第二束流以第一角度在掩膜版的遮掩下刻蚀粗刻斜齿光栅得到最终斜齿光栅，第二能量大于或等于第三能量阈值且小于或等于第四能量阈值，第二束流大于或等于第三束流阈值且小于或等于第四束流阈值，去除掩膜版，等离子束发射器、基底、基体、掩膜版和粗刻斜齿光
栅在刻蚀过程中保持固定，第一能量阈值大于第四能量阈值；第一束流阈值大于第四束流阈值，第一角度为等离子束与基底表面法向所成的角度，第一角度大于0
°
且小于90
°
。即本申请实施例先用较高能量和束流的等离子束进行刻蚀，以快速刻蚀出粗刻斜齿光栅，再用较低能量和束流的等离子束进行刻蚀，修饰光栅底部两侧，从而可以得到平直的底部，得到最终斜齿光栅，避免了过刻蚀或刻蚀量不够的问题，从而提高了产品的良率。
附图说明
[0034]为了更清楚地说明本申请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，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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它的附图。
[0035]图1示出了本申请实施例提供的异质斜齿光栅的制备方法的流程图；
[0036]图2示出了本申请实施例提供的一种用于制备异质斜齿光栅的依次层叠的基底、基体和掩膜版示意图；
[0037]图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异质斜齿光栅的制备方法，其特征在于，包括：提供依次层叠的基底、基体和掩膜版；所述基底和所述基体的材料不同；采用等离子束发射器发射第一等离子束以第一能量和第一束流以第一角度在所述掩膜版的遮掩下刻蚀所述基体得到粗刻斜齿光栅；所述第一能量大于或等于第一能量阈值且小于或等于第二能量阈值；所述第一束流大于或等于第一束流阈值且小于或等于第二束流阈值；采用所述等离子束发射器发射第二等离子束以第二能量和第二束流以第一角度在所述掩膜版的遮掩下刻蚀所述粗刻斜齿光栅得到最终斜齿光栅；所述第二能量大于或等于第三能量阈值且小于或等于第四能量阈值；所述第二束流大于或等于第三束流阈值且小于或等于第四束流阈值；去除所述掩膜版；所述等离子束发射器、所述基底、所述基体、所述掩膜版和所述粗刻斜齿光栅在刻蚀过程中保持固定；所述第一能量阈值大于所述第四能量阈值；所述第一束流阈值大于所述第四束流阈值；所述第一角度为所述等离子束与所述基底表面法向所成的角度；所述第一角度大于0
°
且小于90
°
。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括通过以下步骤预先获得所述第一等...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鸿超，蒋中原，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：