[发明专利]一种亚微米结构光栅的制备方法

说明书

本发明公开了一种亚微米结构光栅的制备方法，属于半导体学中的微观结构技术领域，具体包括：在硅片上旋涂电子束抗蚀剂后进行电子束曝光，获取电子束抗蚀剂层；以电子束抗蚀剂层作掩膜进行干法刻蚀制备纳米压印模板；将纳米压印模板上的亚微米结构转移至热固化透明软膜上；并在制备光栅的衬底上旋涂紫外固化压印胶；通过纳米压印方法将热固化透明软膜上的亚微米结构转移至紫外固化压印胶上；利用干法刻蚀方法，将紫外固化压印胶上的亚微米图形转移至制备光栅的衬底上。本发明通过电子束曝光、干法刻蚀制备的纳米压印模板图形精度高，表面光滑。通过软膜转印、纳米压印、干法刻蚀制备的亚微米结构光栅均匀性好、成品率高、尺寸精确、成本低。

技术领域

本发明属于半导体学中的微观结构技术领域，更具体地，涉及一种亚微米结构光栅的制备方法。

背景技术

随着半导体技术的发展进步，微观结构尺度已达到纳米加工精度，其中，激光直写、紫外光刻、电子束曝光和纳米压印都能够制作亚微米的光栅。而亚微米结构大面积制备仍然存在成本高、制作困难等问题。目前，高精度亚微米的光栅压印模板一般采用电子束曝光和干法刻蚀相结合的方法制作，其中，电子束曝光的难点在于曝光参数的控制，如何防止出现过曝光或者曝光不足等导致图形出现缺陷的问题；光栅压印模板的干法刻蚀参数也直接影响着光栅模板的精度以及侧壁的垂直度和粗糙度。现在也有人提出采用纳米压印和干法刻蚀相结合的方式制备亚微米的光栅，主要原因在于纳米压印可以高精度复制模板上的图形，通过软膜热固化纳米压印，再加上紫外固化纳米压印的二次转印的方式，可以快速大批量制备亚微米结构的光栅。其难点在于压印参数的控制，最后衬底的干法刻蚀决定光栅的质量。正如上文提及，如何控制干法刻蚀的形貌(如残胶去除、侧壁形貌)是现阶段的一个难题。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种亚微米结构光栅的制备方法，其目的在于使所制备的亚微米结构的光栅压印模板具有表面光滑以及光栅成品具有表面光滑和衍射效率高的特点。

为实现上述目的，本发明提供了一种亚微米结构光栅的制备方法，包括以下步骤：

(1)在硅片上旋涂电子束抗蚀剂后进行电子束曝光，获取电子束抗蚀剂层；

其中，电子束曝光的束流为1nA～20nA；电子束曝光的剂量为100μC/cm²～300μC/cm²；

(2)以电子束抗蚀剂层作掩膜进行干法刻蚀制备纳米压印模板；

其中，步骤(2)中干法刻蚀的气体包括SF₆和C₄F₈；SF₆的气流量为4sccm～20sccm；C₄F₈的气流量为4sccm～20sccm；干法刻蚀的腔内压强为4mTorr～25mTorr；射频功率为：10W-50W；感应耦合功率为100W～1500W；

(3)将纳米压印模板上的亚微米结构转移至热固化透明软膜上，并在制备光栅的衬底上旋涂紫外固化压印胶；

(4)通过纳米压印方法将热固化透明软膜上的亚微米结构转移至紫外固化压印胶上；

(5)以紫外固化压印胶为掩膜，利用干法刻蚀方法，将紫外固化压印胶上的亚微米图形转移至制备光栅的衬底上；

其中，步骤(5)中干法刻蚀采用的气体包括SF₆、C₄F₈、CF₄或CHF₃中的一种或多种气体，可添加或者不添加Ar或者O₂。

优选地，制备光栅的衬底为玻璃、氧化铟锡(ITO)、氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧化铪中至少一种的组合；