CN109959983A - 一种平面光栅及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的一种制备平面光栅的方法，包括如下步骤：S01：在衬底上依次形成金属层和光刻胶；S02：采用光刻工艺图形化光刻胶，形成光刻胶图形；S03：以光刻胶图形为掩模，刻蚀金属层的顶部，并保留金属层的底部，形成平面光栅中凸起的金属阵列；S04：去除光刻胶图形，形成表面含有凸起的金属阵列的平面光栅。本发明提供的一种平面光栅及其制备方法，可以显著提升平面光栅图形最终的保真度和均匀性的要求，同时可提高金属层的可靠性，改善了金属镀膜性能不良和镀膜剥落的缺点。

Description

一种平面光栅及其制备方法
技术领域
本发明涉及集成电路技术领域，具体涉及一种平面光栅及其制备方法。
背景技术
无论精密数控机床还是集成电路装备，都需要对***运动台的二维方向进行精确测量与定位，其中二维光栅测量技术是重要的二维平面测量与定位方法之一；其具有精度高、量程大、结构紧凑、对测量环境要求相对较低等优点，可同时对两个方向的平面微位移进行测量。
硅是反射式二维平面光栅的最佳基底材料之一，硅基平面光栅部分加工设备和工艺可以和主流集成电路设备和工艺兼容，具备良好的工艺研发基础条件，现有技术中硅基反射式二维平面光栅的形成过程包括如下步骤：
S01：如附图1所示，在基底硅片11上依次沉积底部隔离层12和支撑层13；使用平面光栅光刻版完成光刻工艺，留下抗反射层15和图形化后的光刻胶图形16；
S02：以光刻胶图形16为掩模，刻蚀支撑层，形成与平面光栅具有相同形状的凸起支撑层17，并去除光刻胶图形和抗反射层；
S03：在凸起支撑层17以及底部隔离层上沉积金属膜层，金属膜层在凸起支撑层上形成凸起金属阵列，从而形成平面光栅。
但硅基反射式二维平面光栅的加工还存在如下问题：由于最终的平面光栅是在支撑层以及底部隔离层上镀膜形成的，镀膜过程中无法确保光栅图形的保真性和均匀性；镀膜过程中无法确保金属膜层的稳定性；位于支撑层侧边以及外角边的镀膜金属性能不良，并且该处的金属膜层容易发生剥落现象，从而影响平面光栅的性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种平面光栅及其制备方法，可以显著提升平面光栅图形最终的保真度和均匀性的要求，同时可提高金属层的可靠性，改善了金属镀膜性能不良和镀膜剥落的缺点。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种制备平面光栅的方法，包括如下步骤：
S01：在衬底上依次形成金属层和光刻胶；
S02：采用光刻工艺图形化光刻胶，形成光刻胶图形；
S03：以光刻胶图形为掩模，刻蚀金属层的顶部，并保留金属层的底部，形成平面光栅中凸起的金属阵列；
S04：去除光刻胶图形，形成表面含有凸起的金属阵列的平面光栅。
进一步地，所述金属层包括底部金属层和顶部金属层，且所述底部金属层和顶部金属层之间形成有刻蚀阻挡层，所述衬底上方依次为底部金属层、刻蚀阻挡层和顶部金属层，且所述顶部金属层和底部金属层为同一种金属。
进一步地，所述步骤S03中刻蚀顶部金属层并停止于所述刻蚀阻挡层，形成顶部金属图形；所述步骤S04中去除光刻胶图形之后，去除多余的刻蚀阻挡层，形成与顶部金属图形相同的刻蚀阻挡图形。
进一步地，所述衬底和底部金属层之间形成有底部隔离层。
进一步地，所述顶部金属层和光刻胶图形之间形成有顶部隔离层，所述步骤S04中去除光刻胶图形之后，去除顶部隔离层。
进一步地，所述顶部金属层和底部金属层为金、银、铝中的一种或多种。
进一步地，所述刻蚀阻挡层为氮化钽、氮化钛、氮化硅、钛、氮氧化硅、二氧化硅中的一种或多种。
进一步地，所述刻蚀阻挡层的厚度为10-100nm，所述顶部金属层和底部金属层的厚度为10-500nm。
一种平面光栅，包括衬底，以及依次位于衬底上的底部金属层和凸起的金属阵列，所述金属阵列包括图形化的刻蚀阻挡层和顶部金属层，其中，所述刻蚀阻挡层位于所述底部金属层和顶部金属层之间。
进一步地，所述底部金属层和衬底之间还包括底部隔离层。
本发明的有益效果为：本发明针对平面光栅的设计需求和工艺制造难点，通过沉积顶部金属层和底部金属层，且在顶部金属层和底部金属层之间增加刻蚀阻挡层，之后在顶部金属层中完成图形化的集成方案来实现最终的金属阵列。本发明提升了平面光栅图形保真度和均匀性，提高金属层的可靠性，避免了先刻蚀再镀膜的传统工艺方法在图形侧边及外角处的镀膜性能不良和镀膜剥落等情况。
附图说明
附图1为现有技术中平面光栅衬底硅片的示意图。
附图2为现有技术中平面光栅衬底刻蚀之后的示意图。
附图3为现有技术中平面光栅镀膜之后的示意图。
附图4为本发明中平面光栅衬底硅片的示意图。
附图5为本发明中平面光栅图形化的示意图。
附图6为本发明中形成凸起金属阵列的示意图。
附图7为本发明中平面光栅的整体示意图。
图中：11硅基衬底，2：底部隔离层，13支撑层，15抗反射层，16光刻胶图形，17：凸起支撑层，18金属镀膜后的光栅图形，21硅基衬底，22底部隔离层，23底部金属层，24刻蚀阻挡层，25顶部金属层，26顶部隔离层，27抗反射层，28光刻胶图形。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。
以下通过两个具体实施例来对本发明进行说明：
实施例1
本发明提供的一种制备平面光栅的方法，包括如下步骤：
S01：在衬底上沉积金属层，并在金属层上旋涂抗反射层和光刻胶；其中，为了使得金属层和硅基衬底具有好的粘合性，可以在硅基衬底上先沉积底部隔离层；同样的道理，为了防止在后期曝光刻蚀过程中损伤金属层，需要避免金属层暴露在空气中，可以在金属层上沉积顶部隔离层，当然也可以直接在金属层上旋涂抗反射层和光刻胶进行步骤S02中的光刻工艺。其中，抗反射层是为了更好地保护金属层，也可以直接在金属层上沉积光刻胶进行下述的光刻工艺。
S02：采用光刻工艺图形化光刻胶，形成光刻胶图形。使用平面光栅光刻版完成光刻工艺，最终留下抗反射层和图形化之后的光刻胶图形，其中，这里留下的光刻胶图形与最终形成的平面光栅上的金属阵列图形相同。
S03：以光刻胶图形为掩模，刻蚀金属层的顶部，并保留金属层的底部，形成平面光栅中凸起的金属阵列。这里可以采用控制刻蚀时间的方法，使得刻蚀过程中刻蚀部分金属层，而不是全部金属层，最终形成凸起的金属阵列，金属阵列以光刻胶图形为掩模刻蚀出来，因此具有与光刻胶图形相同的形状，即本发明需要得到的平面光栅上表面的金属阵列。
S04：去除光刻胶图形和抗反射层，形成表面含有凸起的金属阵列的平面光栅。去除掉抗反射层和光刻胶图形之后，衬底表面凸起的金属阵列为金属层的一部分，相对金属阵列凹陷的部分也是金属层的一部分，本发明中金属阵列的位置形状以及排列方式均是根据该平面光栅的功能进行设定的，根据设定好的金属阵列的形状位置以及排列方式得出步骤S02中的光刻胶图形，再得出最终的金属阵列。
实施例2
本发明提供的一种制备平面光栅的方法，请参阅附图4-6，包括如下步骤：
S01：如附图4所示，在硅基衬底21上依次沉积底部金属层23、刻蚀阻挡层24、顶部金属层25，并在顶部金属层上旋涂抗反射层27和光刻胶；其中，为了使得金属层和硅基衬底具有好的粘合性，可以在硅基衬底上先沉积底部隔离层22；同样的道理，为了防止在后期曝光刻蚀过程中损伤金属层，可以在金属层上沉积顶部隔离层26。
顶部金属层25和底部金属层23为同一种金属，均为反射率较高的金属，具体为金、银、铝中的一种或多种，也可以为其他具有高反射率的金属。刻蚀阻挡层24为氮化钽、氮化钛、氮化硅、钛、氮氧化硅、二氧化硅中的一种或多种。顶部金属层和底部金属层的厚度可以相同，也可以不相同，因为平面光栅利用的主要是金属表面的反射性能，具体可以设置顶部金属层和底部金属层的厚度为10-500nm。这里的衬底一般选用硅基衬底。
S02：如附图4所示，采用光刻工艺图形化光刻胶，形成光刻胶图形28。使用平面光栅光刻版完成光刻工艺，最终留下抗反射层27和图形化之后的光刻胶图形28，其中，这里留下的光刻胶图形与最终形成的平面光栅上的金属阵列图形相同。
S03：如附图5所示，以光刻胶图形为掩模，刻蚀顶部金属层25并停止于刻蚀阻挡层24，形成顶部金属图形，刻蚀之后的顶部金属层形成平面光栅中凸起的金属阵列。最终形成凸起的金属阵列，金属阵列以光刻胶图形为掩模刻蚀出来，因此具有与光刻胶图形相同的形状，即本发明需要得到的平面光栅上表面的金属阵列。
S04：如附图6所示，依次去除光刻胶图形28、抗反射层27和顶部隔离层23，并去除多余的刻蚀阻挡层24，使得刻蚀阻挡层形成与顶部金属图形相同的刻蚀阻挡图形，此时，凸起的顶部金属图形和刻蚀阻挡图形共同形成凸起的金属阵列。其中，顶部隔离层只是为了避免在光刻的时候将顶部金属层暴露在光刻环境中，影响顶部金属层的性能，在形成顶部金属图形之后即可将之去除。
请参阅附图7，为实施例2最终形成的平面光栅的整体示意图，从下往上包括硅基衬底21、底部隔离层22，底部金属层23以及凸起的金属阵列，金属阵列包括图形化的顶部金属层和刻蚀阻挡层，其中，顶部金属层和刻蚀阻挡图形化之后形成形状相同的顶部金属图形和刻蚀阻挡图形，其中，刻蚀阻挡图形位于顶部金属图形和底部金属层之间，有实施例中制备方法可知，顶部金属图形由顶部金属层刻蚀而来，刻蚀阻挡图形由刻蚀阻挡层刻蚀而来。其中，金属阵列中顶部金属的图形形状以及排列方式由该平面光栅的功能决定，附图7中顶部金属的图形为正方体，也可以根据具体工艺设置为其他形状。由于平面光栅利用的是金属反射光的原理，因此，顶部金属层和底部金属层需要是同一种金属，再者，刻蚀阻挡图形位于金属阵列的下方，其高度相比顶部金属层高度较小，一般不会对平面光栅造成影响，通过该刻蚀阻挡层可以精确控制刻蚀工艺的停止时间，从而提升了平面光栅图形保真度和均匀性，提高金属膜层的可靠性，避免了先刻蚀再镀膜的传统工艺方法在图形侧边及外角处的镀膜性能不良和镀膜剥落等情况。
以上所述仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用于限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种制备平面光栅的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S01：在衬底上依次形成金属层和光刻胶；
S02：采用光刻工艺图形化光刻胶，形成光刻胶图形；
S03：以光刻胶图形为掩模，刻蚀金属层的顶部，并保留金属层的底部，形成平面光栅中凸起的金属阵列；
S04：去除光刻胶图形，形成表面含有凸起的金属阵列的平面光栅。
2.根据权利要求1所述的一种制备平面光栅的方法，其特征在于，所述金属层包括底部金属层和顶部金属层，且所述底部金属层和顶部金属层之间形成有刻蚀阻挡层，所述衬底上方依次为底部金属层、刻蚀阻挡层和顶部金属层，且所述顶部金属层和底部金属层为同一种金属。
3.根据权利要求2所述的一种制备平面光栅的方法，其特征在于，所述步骤S03中刻蚀顶部金属层并停止于所述刻蚀阻挡层，形成顶部金属图形；所述步骤S04中去除光刻胶图形之后，去除多余的刻蚀阻挡层，形成与顶部金属图形相同的刻蚀阻挡图形。
4.根据权利要求3所述的一种制备平面光栅的方法，其特征在于，所述衬底和底部金属层之间形成有底部隔离层。
5.根据权利要求3所述的一种制备平面光栅的方法，其特征在于，所述顶部金属层和光刻胶图形之间形成有顶部隔离层，所述步骤S04中去除光刻胶图形之后，去除顶部隔离层。
6.根据权利要求2所述的一种制备平面光栅的方法，其特征在于，所述顶部金属层和底部金属层为金、银、铝中的一种或多种。
7.根据权利要求2所述的一种制备平面光栅的方法，其特征在于，所述刻蚀阻挡层为氮化钽、氮化钛、氮化硅、钛、氮氧化硅、二氧化硅中的一种或多种。
8.根据权利要求2所述的一种制备平面光栅的方法，其特征在于，所述刻蚀阻挡层的厚度为10-100nm，所述顶部金属层和底部金属层的厚度为10-500nm。
9.一种平面光栅，其特征在于，包括衬底，以及依次位于衬底上的底部金属层和凸起的金属阵列，所述金属阵列包括图形化的刻蚀阻挡层和顶部金属层，其中，所述刻蚀阻挡层位于所述底部金属层和顶部金属层之间。
10.根据权利要求9所述的一种平面光栅，其特征在于，所述底部金属层和衬底之间还包括底部隔离层。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111983752A (zh) * 2020-10-14 2020-11-24 歌尔股份有限公司 光波导制备方法及光波导
CN113946006A (zh) * 2021-10-09 2022-01-18 南方科技大学 大面积微纳米光栅及其制备方法与应用

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1674895A1 (en) * 2004-12-24 2006-06-28 Canon Kabushiki Kaisha Surface reflection type phase grating
US20080303987A1 (en) * 2007-06-05 2008-12-11 Seiko Epson Corporation Polarizing device, method for manufacturing the same, liquid crystal device, and projection display device
CN102109625A (zh) * 2011-03-02 2011-06-29 中国科学院半导体研究所 高反射率高带宽的亚波长光栅反射镜的制作方法
CN104459854A (zh) * 2013-09-22 2015-03-25 清华大学 金属光栅的制备方法
CN104459855A (zh) * 2013-09-22 2015-03-25 清华大学 金属光栅的制备方法
CN104803342A (zh) * 2014-01-23 2015-07-29 清华大学 碗状金属纳米结构的制备方法
CN109031496A (zh) * 2018-07-19 2018-12-18 深圳市华星光电技术有限公司 一种纳米金属光栅的制作方法及纳米金属光栅

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1674895A1 (en) * 2004-12-24 2006-06-28 Canon Kabushiki Kaisha Surface reflection type phase grating
US20080303987A1 (en) * 2007-06-05 2008-12-11 Seiko Epson Corporation Polarizing device, method for manufacturing the same, liquid crystal device, and projection display device
CN102109625A (zh) * 2011-03-02 2011-06-29 中国科学院半导体研究所 高反射率高带宽的亚波长光栅反射镜的制作方法
CN104459854A (zh) * 2013-09-22 2015-03-25 清华大学 金属光栅的制备方法
CN104459855A (zh) * 2013-09-22 2015-03-25 清华大学 金属光栅的制备方法
CN104803342A (zh) * 2014-01-23 2015-07-29 清华大学 碗状金属纳米结构的制备方法
CN109031496A (zh) * 2018-07-19 2018-12-18 深圳市华星光电技术有限公司 一种纳米金属光栅的制作方法及纳米金属光栅

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111983752A (zh) * 2020-10-14 2020-11-24 歌尔股份有限公司 光波导制备方法及光波导
CN113946006A (zh) * 2021-10-09 2022-01-18 南方科技大学 大面积微纳米光栅及其制备方法与应用
CN113946006B (zh) * 2021-10-09 2024-04-05 南方科技大学 大面积微纳米光栅及其制备方法与应用

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