【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及刻蚀机，特别涉及一种高深宽比倾斜光栅的制备方法。
技术介绍
1、倾斜光栅是一种光学元件，它在光学波导、分光仪、激光器和其他光学系统中有广泛应用。在光波导领域，倾斜光栅诱导光实现特定角度的衍射，并且提高了衍射效率，是ar应用领域的重要解决方案。制备倾斜光栅涉及到微纳加工技术，如电子束光刻、离子束刻蚀、激光刻蚀、纳米压印等。这些技术允许精确地控制光栅的周期性结构，并实现所需的倾斜角度。
2、近年来，利用纳米压印技术制备倾斜光栅成为一种重要的解决方案，它可以实现高精度的光栅制备，包括微纳米级别的周期性结构和精确的倾斜角度。纳米压印技术是一种高分辨率、高精度的制备方法，通常用于制备微纳米结构。该技术涉及将一个模板或模具压印到目标材料表面，从而在目标材料上复制出与模板相匹配的微纳米结构。这种技术可以用于制备光学元件、纳米光子学器件和光学光栅等。
3、目前产业界已经利用纳米压印技术进行ar光栅光波导的制造，其中也包括倾斜光栅光波导。纳米压印批量化生产为倾斜光栅制造大大降低了成本，这也使得ar技术得到发展，但是面对高折射率材料和高深宽比的结构时，单纯的纳米压印就存在很多不足。业界通过降低纳米压印脱模力或者增加压印胶的强度来提高压印结构的深宽比，但这种方案在压印深宽比小于3:1时满足要求，但是当结构深宽比达到5:1或者以上时就容易产生结构损坏现象。
4、现有技术方案为：利用纳米压印一步成型方案制备低深宽比倾斜光栅是目前的工业应用方案，遇到的现实问题是不能制备较高深宽比的倾斜光栅。
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6、京东方于2020年申请的（cn 111665682 a）“倾斜光栅的制备方法、压印模板”专利中描述了一种利用磁力诱导的制备倾斜光栅的方案，具体的：在基底上形成柔性材料层；在柔性材料层远离基底的表面上形成磁性材料层；对柔性材料层和磁性材料层进行图案化处理，在压印过程中，当磁性结构受磁力发生位置变化，能够带动柔性结构发生位置变化；利用压印模板形成倾斜光栅。
7、应用材料公司于2019年申请了（cn 112970145 a）“使用灰调光刻和倾斜刻蚀的深度调节倾斜光栅”专利。使用灰阶抗蚀剂和光刻在光栅层中形成楔形结构。多个通道形成于所述光栅层中，以在所述光栅层中界定倾斜光栅结构。使用选择性蚀刻工艺形成楔形结构和倾斜光栅结构。
8、然而，纳米压印技术是制造大面积倾斜光栅的主要技术之一，目前学术和工业界已经在使用。但是倾斜光栅有一定的倾斜角度，所以在脱模时产生较大的脱模力，这就导致了高深宽比倾斜光栅结构的脱模困难。特别是当衬底上胶材的强度有较高要求时，比如ar领域需要使用高折射纳米压印胶，就更增加了脱模的难度。这是纳米压印工艺很难压印高深宽比（超过5:1）倾斜光栅结构的原因。
9、因此需要一种区别于已有工艺方案的新方法，用于制作高深宽比的倾斜光栅应用于光学领域。包括ar增强现实、光学连接器件、分光仪、激光器和其他光学系统。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种高深宽比倾斜光栅的制备方法，以克服现有技术中的不足。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、本申请公开了一种高深宽比倾斜光栅的制备方法，原材料包括结构层、材料层和衬底材料，制备方法包括如下步骤：
4、s1：利用纳米压印技术在压印结构层上制备倾斜光栅，同时形成纳米压印胶的残余层；
5、s2：利用倾斜刻蚀技术对残余层进行去除，使得倾斜光栅贯穿所述压印结构层，并对功能材料层进行初步刻蚀，形成初步光栅；
6、s3：对压印结构层的初步光栅进行倾斜刻蚀，倾斜刻蚀的倾斜角度和倾斜光栅的倾斜角度相同，其中，选用能够优先刻蚀去除功能材料层的刻蚀气体进行倾斜刻蚀处理；
7、s4：通过倾斜刻蚀，对功能材料层完成刻蚀处理；
8、s5：根据需求对残存的压印结构层和衬底材料进行去除，形成倾斜光栅完成层，包括以功能材料层为结构材料的高深宽比倾斜光栅。
9、作为优选，包括制备方法还包括衬底材料刻蚀方法，包括如下步骤：
10、a1：在s5完成后，将去除层移除，获取完成层和预留层；
11、a2：继续进行刻蚀，其中，选用能够优先刻蚀去除衬底材料的刻蚀气体进行刻蚀处理；
12、a3：材料层被消耗形成保留层，衬底材料被刻蚀后形成高深宽比倾斜光栅；
13、a4：将保留层去除，获取最终的结果层，所述结果层上包括以衬底材料为结构材料的高深宽比倾斜光栅。
14、作为优选，所述材料层与结构层的材料选用需要满足以下条件：结构层与材料层至少在一种刻蚀气体下消耗的速率比例小于1：10；且s3中选用的气体为满足该条件的其中一种。
15、作为优选，所述倾斜光栅的倾斜角度为45°~90°。
16、作为优选，原材料包括结构层、材料层和衬底材料，所述衬底材料上制备设有材料层，所述材料层上制备获取结构层；
17、其中：材料层、结构层的制备方法包括旋涂、喷涂、刮涂、镀膜中的一种；
18、所述结构层是一种纳米压印胶，所述衬底材料包括硅片、玻璃、金属、氮化镓等半导体材料中的一种。
19、作为优选，所述去除层的去除方法包括刻蚀、腐蚀中的一种。
20、作为优选，所述保留层的去除方法包括刻蚀、腐蚀中的一种。
21、作为优选，所述s3中选用的刻蚀气体为氧气，压印结构层选用耐刻蚀uv胶、功能材料层选用聚甲基丙烯酸甲酯、只含有c、h、o元素的胶材中任一种。
22、本专利技术的有益效果：
23、（1）、可以灵活调节所制备倾斜光栅的深宽比，而且不用考虑压印过程的脱模难题，为高深宽比倾斜光栅的制备提供了一种切实可行的方案。光学设计人员可以摆脱生产制造的桎梏更加自由的设计倾斜光栅的高度。
24、本专利技术的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
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1.一种高深宽比倾斜光栅的制备方法，其特征在于：原材料包括压印结构层、功能材料层和衬底材料，制备方法包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的一种高深宽比倾斜光栅的制备方法，其特征在于：制备方法还包括衬底材料刻蚀方法，包括如下步骤：
3.如权利要求1所述的一种高深宽比倾斜光栅的制备方法，其特征在于：所述功能材料层与压印结构层的材料选用需要满足以下条件：压印结构层与功能材料层至少在一种刻蚀气体下消耗的速率比例小于1：10；且S3中选用的气体为满足该条件的其中一种。
4.如权利要求1所述的一种高深宽比倾斜光栅的制备方法，其特征在于：所述倾斜光栅的倾斜角度为45°~90°。
5.如权利要求1所述的一种高深宽比倾斜光栅的制备方法，其特征在于：原材料包括压印结构层、功能材料层和衬底材料，所述衬底材料上制备设有功能材料层，所述功能材料层上制备获取压印结构层；
6.如权利要求1所述的一种高深宽比倾斜光栅的制备方法，其特征在于：对于残存的压印结构层的去除方法包括刻蚀、腐蚀中的一种。
7.如权利要求2所述的一种高深宽比倾斜光栅的制
8.如权利要求1所述的一种高深宽比倾斜光栅的制备方法，其特征在于：所述S3中选用的刻蚀气体为氧气，压印结构层选用耐刻蚀UV胶、功能材料层选用聚甲基丙烯酸甲酯、只含有C、H、O元素的胶材中任一种。
...【技术特征摘要】
1.一种高深宽比倾斜光栅的制备方法，其特征在于：原材料包括压印结构层、功能材料层和衬底材料，制备方法包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的一种高深宽比倾斜光栅的制备方法，其特征在于：制备方法还包括衬底材料刻蚀方法，包括如下步骤：
3.如权利要求1所述的一种高深宽比倾斜光栅的制备方法，其特征在于：所述功能材料层与压印结构层的材料选用需要满足以下条件：压印结构层与功能材料层至少在一种刻蚀气体下消耗的速率比例小于1：10；且s3中选用的气体为满足该条件的其中一种。
4.如权利要求1所述的一种高深宽比倾斜光栅的制备方法，其特征在于：所述倾斜光栅的倾斜角度为45°~90°。
5.如权利要求1所...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓萌萌，
申请(专利权)人：璞璘材料科技绍兴有限公司，
类型：发明
国别省市：
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