[发明专利]一种超表面的制作方法

权利要求书

1.一种超表面的制作方法，其特征在于：方法按如下工序进行：

S1、衬底预处理工序：对衬底(1)表面进行预处理；

S2、基底层形成工序：在上述衬底(1)上形成一层基底层(3)；

S3、金属层形成工序：在上述基底层(3)上形成一层金属层(5)；

S4、图形结构复制转移工序：在上述金属层(5)上形成亚波长纳米结构表面的图像转移层(7)；

S5、刻蚀工序：依次对亚波长纳米表面的图像转移层(7)、金属层(5)、基底层(3)进行刻蚀，直至将图像转移层(7)上的亚波长纳米表面图形转移到基底层(3)，并且在衬底(1)表面上也得到亚波长纳米结构区；

S6、亚波长纳米结构成型工序：在上述衬底(1)表面的亚波长纳米结构区上形成材料的亚波长纳米结构(2)超表面；

S7、Lift-off剥离工序：去除衬底(1)表面残留的基底层(3)及残留的基底层(3)表面的氮化硅材料(2)。

2.根据权利要求1所述的一种超表面的制作方法，其特征在于：

所述衬底(1)为Si₃N₄衬底或者是硅、石英、玻璃或者是其它三五族半导体材料。

3.根据权利要求1所述的一种超表面的制作方法，其特征在于：

所述S4的图形结构复制转移工序中，采用PDMS软模板(9)压印图形转移层(7)上表面然后紫外纳米固化，使得图形转移层(7)上表面形成了亚波长纳米表面。

4.根据权利要求1所述的一种超表面的制作方法，其特征在于：

所述S5的刻蚀工序中，主要由图形转移层(7)残余层的刻蚀、金属层(5)的刻蚀、基底层(3)的刻蚀依次进行的三个过程组成，刻蚀图形转移层(7)残余层的刻蚀、金属层(5)的刻蚀采用ICP等离子体刻蚀方式，刻蚀基底层(3)的刻蚀采用RIE离子束方式。

5.根据权利要求1所述的一种超表面的制作方法，其特征在于：

所述S5的刻蚀工序中，图形转移层(7)残余层的刻蚀是通过刻蚀将图形转移层(7)整体刻蚀，处于亚波长纳米表面凹陷部分的图形转移层(7)残余层除去后露出金属层(5)，且金属层(5)被初步刻蚀。

6.根据权利要求1所述的一种超表面的制作方法，其特征在于：

所述S5的刻蚀工序中，金属层(5)的刻蚀是通过刻蚀继续整体刻蚀，使得图形转移层(7)整体除去，处于亚波长纳米表面凸起部分的图形转移层(7)被完全刻蚀除去而刚露出金属层(5)，处于亚波长纳米表面凹陷部分的金属层(5)刻穿后而再过刻蚀到基底层(3)。

7.根据权利要求1所述的一种超表面的制作方法，其特征在于：

所述S5的刻蚀工序中，基底层(3)的刻蚀前必须对基底层(3)过刻蚀，基底层(3)的刻蚀是通过刻蚀继续整体刻蚀，使得金属层(5)整体消除，处于亚波长纳米表面凸起部分的金属层(5)刻穿后而达到基底层(3)，同时处于亚波长纳米表面凹陷部分的基底层(3)被刻蚀除去而再过刻蚀到衬底(1)，在衬底(1)上形成和亚波长纳米表面一致的亚波长纳米结构区。

8.根据权利要求1所述的一种超表面的制作方法，其特征在于：

所述S5的刻蚀工序中，基底层(3)的刻蚀时使基底层(3)纳米结构外侧壁周围向内凹陷形成空气腔，通过空气腔使得在后续S6的剥离工序中剥离去除基底层(3)的多余材料而不会对纳米结构造成损坏。

9.根据权利要求1所述的一种超表面的制作方法，其特征在于：

所述S6的亚波长纳米结构成型工序中，整体沉积和衬底(1)材料一致的材料到衬底(1)和基底层(3)上，即在亚波长纳米表面凹陷部分的衬底(1)上和凸起部分的基底层(3)上均同时沉积材料，并且在亚波长纳米表面凹陷部分的衬底(1)上所沉积后的材料的高度低于S6之前亚波长纳米表面凸起部分的基底层(3)上表面高度。

10.根据权利要求1所述的一种超表面的制作方法，其特征在于：

所述的超表面为氮化硅(Si₃N₄)材料的亚波长纳米结构超表面。