專利名稱：一種基于濕法腐蝕制備位相型衍射光學(xué)元件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體學(xué)中的微細(xì)加工技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于濕法腐蝕制備位相型衍射光學(xué)元件的方法。
背景技術(shù)：
位相型衍射光學(xué)元件指的是光波通過光學(xué)元件后，振幅無變化但位相有周期性的改變，從而改變光的衍射的光學(xué)器件。目前，制作位相型透射光學(xué)元件的方法也有很多，主要的方法還是在石英襯底上制作光刻膠圖形，以光刻膠作為掩蔽，然后利用等離子體干法刻蝕石英達(dá)到一定的深度起到位相調(diào)制的作用。雖然這種方法工藝步驟簡單，但是由于石英的干法刻蝕往往會造成刻蝕出來的圖形底部非常粗糙，并且刻蝕后的光刻膠掩蔽很難去除，對位相調(diào)制的結(jié)果有很大的影響。
利用濕法腐蝕曝光后的SU-8負(fù)性光刻膠制備位相型衍射光學(xué)元件同普通的半導(dǎo)體工藝相兼容，是一種簡單且方便的工藝方法。

發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術(shù)問題本發(fā)明的主要目的是提出一種基于濕法腐蝕制備位相型衍射光學(xué)元件的方法，以解決常規(guī)干法刻蝕工藝制造出來的位相型衍射光學(xué)元件圖形底部粗糙和光刻膠掩蔽很難去除的問題。( 二 )技術(shù)方案為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種基于濕法腐蝕制備位相型衍射光學(xué)元件的方法，該方法利用SU-8負(fù)性光刻膠形成衍射光學(xué)元件光刻膠圖形，之后通過旋涂無機(jī)負(fù)性電子束光刻抗蝕劑HSQ，對樣品進(jìn)行X射線輻照使無機(jī)負(fù)性電子束光刻抗蝕劑HSQ轉(zhuǎn)變?yōu)轭愂?，最后通過濃硫酸和雙氧水的混合液去除SU-8負(fù)性光刻膠形成位相型衍射光學(xué)元件。所述的基于濕法腐蝕制備位相型衍射光學(xué)元件的方法，其步驟如下步驟I :在清洗過的石英襯底上旋涂SU-8負(fù)性光刻膠；步驟2 :利用接近式紫外光刻對SU-8負(fù)性光刻膠進(jìn)行光刻，并經(jīng)過曝光和顯影，在SU-8負(fù)性光刻膠上制備出衍射光學(xué)元件圖形；步驟3 :旋涂無機(jī)負(fù)性電子束抗蝕劑HSQ ；步驟4 :對樣品在同步輻射光刻站上進(jìn)行X射線輻照，使得無機(jī)負(fù)性電子束抗蝕劑HSQ變性為類石英；步驟5 :在濃硫酸和雙氧水混合液中，去除輻照后的SU-8負(fù)性光刻膠，形成位相型衍射光學(xué)元件。上述方案中，步驟I中所述旋涂SU-8負(fù)性光刻膠時，SU-8負(fù)性光刻膠的厚度在滿足后續(xù)工藝要求的前提下，越厚越好，有利于提高后面濕法腐蝕的速度。上述方案中，步驟2中所述利用接近式紫外光刻對SU-8負(fù)性光刻膠進(jìn)行光刻，并經(jīng)過曝光和顯影，形成光刻膠圖形，由于SU-8負(fù)性光刻膠的分辨率在200nm，因此所制備的光刻膠圖形最小尺寸大于200nm。上述方案中，步驟3中所述旋涂無機(jī)負(fù)性電子束抗蝕劑HSQ時，調(diào)整涂膠機(jī)轉(zhuǎn)速，控制無機(jī)負(fù)性電子束抗蝕劑HSQ的厚度小于SU-8負(fù)性光刻膠圖形的厚度。上述方案中，步驟5中所述濃硫酸和雙氧水的摩爾比為I : 1，在溫度為100°C的條件下，將樣品浸入該濃硫酸和雙氧水混合液中，去除輻照后的SU-8負(fù)性光刻膠，形成位相型衍射光學(xué)元件。(三)有益效果
從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明提供的這種基于濕法腐蝕制備位相型衍射光學(xué)元件的方法，利用濃硫酸和雙氧水濕法腐蝕去除X射線曝光后SU-8負(fù)性光刻膠得到位相型衍射光學(xué)元件。該方法快速有效地去除了 X射線曝光后的SU-8負(fù)性光刻膠，并且在X射線曝光的同時將HSQ轉(zhuǎn)變?yōu)轭愂?，可以制備出石英底部非常光滑的位相型衍射光學(xué)元件。這種方法具有穩(wěn)定可靠且與傳統(tǒng)的光刻工藝相兼容的優(yōu)點(diǎn)。


為了更進(jìn)一步說明本發(fā)明的內(nèi)容，以下結(jié)合實施例子，對本發(fā)明做詳細(xì)描述。圖I是本發(fā)明提供的基于濕法腐蝕制備位相型衍射光學(xué)元件的方法流程圖；圖2-1至圖2-5是依照本發(fā)明實施例基于濕法腐蝕制備位相型衍射光學(xué)元件的的工藝流程圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明提供的基于濕法腐蝕制備位相型衍射光學(xué)元件的方法，是在石英襯底上通過接近式曝光得到SU-8負(fù)性光刻膠圖形，然后旋涂無機(jī)負(fù)性電子束光刻抗蝕劑HSQ電子束抗蝕劑，經(jīng)過X射線輻照后利用濃硫酸和雙氧水混合液去除曝光后的SU-8負(fù)性光刻膠，完成位相型衍射光學(xué)元件的制作。如圖I所示，圖I是本發(fā)明提供的基于濕法腐蝕制備位相型衍射光學(xué)元件的方法流程圖，該方法包括以下步驟步驟I :在清洗過的石英襯底上旋涂SU-8負(fù)性光刻膠；步驟2 :利用接近式紫外光刻對SU-8負(fù)性光刻膠進(jìn)行光刻，并經(jīng)過曝光和顯影，在SU-8負(fù)性光刻膠上制備出衍射光學(xué)元件圖形；步驟3 :旋涂無機(jī)負(fù)性電子束抗蝕劑HSQ ；步驟4 :對樣品在同步輻射光刻站上進(jìn)行X射線輻照，使得無機(jī)負(fù)性電子束抗蝕劑HSQ變性為類石英；步驟5 :在濃硫酸和雙氧水混合液中，去除輻照后的SU-8負(fù)性光刻膠，形成位相型衍射光學(xué)兀件。圖2-1至圖2-5是依照本發(fā)明實施例基于濕法腐蝕制備位相型衍射光學(xué)元件的的工藝流程圖，該方法具體包括如圖2-1所示，在石英襯底上，旋涂I U m左右的SU-8負(fù)性光刻膠，經(jīng)過熱處理形成薄膜；如圖2-2所示，利用接近式紫外光刻，對SU-8負(fù)性光刻膠曝光，經(jīng)過顯影得到光刻膠圖形；如圖2-3所示，在SU-8負(fù)性光刻膠圖形上旋涂無機(jī)負(fù)性電子束光刻抗蝕劑HSQ ；如圖2-4所示，將樣品至于X射線下進(jìn)行輻照，將無機(jī)負(fù)性電子束光刻抗蝕劑HSQ變性為類石英；如圖2-5所示，將樣品置于濃硫酸和雙氧水混合液中，去除輻照后的SU-8負(fù)性光刻膠，得到位相型衍射光學(xué)元件。
以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于濕法腐蝕制備位相型衍射光學(xué)元件的方法，其特征在于，該方法利用SU-8負(fù)性光刻膠形成衍射光學(xué)元件光刻膠圖形，之后通過旋涂無機(jī)負(fù)性電子束光刻抗蝕劑HSQ，對樣品進(jìn)行X射線輻照使無機(jī)負(fù)性電子束光刻抗蝕劑HSQ轉(zhuǎn)變?yōu)轭愂ⅲ詈笸ㄟ^濃硫酸和雙氧水的混合液去除SU-8負(fù)性光刻膠形成位相型衍射光學(xué)元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于濕法腐蝕制備位相型衍射光學(xué)元件的方法，其特征在于，其步驟如下 步驟I :在清洗過的石英襯底上旋涂SU-8負(fù)性光刻膠； 步驟2 :利用接近式紫外光刻對SU-8負(fù)性光刻膠進(jìn)行光刻，并經(jīng)過曝光和顯影，在SU-8負(fù)性光刻膠上制備出衍射光學(xué)元件圖形； 步驟3 :旋涂無機(jī)負(fù)性電子束抗蝕劑HSQ ； 步驟4 :對樣品在同步輻射光刻站上進(jìn)行X射線輻照，使得無機(jī)負(fù)性電子束抗蝕劑HSQ變性為類石英； 步驟5 :在濃硫酸和雙氧水混合液中，去除輻照后的SU-8負(fù)性光刻膠，形成位相型衍射光學(xué)兀件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于濕法腐蝕制備位相型衍射光學(xué)元件的方法，其特征在于，步驟I中所述旋涂SU-8負(fù)性光刻膠時，SU-8負(fù)性光刻膠的厚度在滿足后續(xù)エ藝要求的前提下，越厚越好，有利于提高后面濕法腐蝕的速度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于濕法腐蝕制備位相型衍射光學(xué)元件的方法，其特征在于，步驟2中所述利用接近式紫外光刻對SU-8負(fù)性光刻膠進(jìn)行光刻，并經(jīng)過曝光和顯影，形成光刻膠圖形，由于SU-8負(fù)性光刻膠的分辨率在200nm，因此所制備的光刻膠圖形最小尺寸大于200nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于濕法腐蝕制備位相型衍射光學(xué)元件的方法，其特征在于，步驟3中所述旋涂無機(jī)負(fù)性電子束抗蝕劑HSQ吋，調(diào)整涂膠機(jī)轉(zhuǎn)速，控制無機(jī)負(fù)性電子束抗蝕劑HSQ的厚度小于SU-8負(fù)性光刻膠圖形的厚度。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于濕法腐蝕制備位相型衍射光學(xué)元件的方法，其特征在于，步驟5中所述濃硫酸和雙氧水的摩爾比為I : 1，在溫度為100°C的條件下，將樣品浸入該濃硫酸和雙氧水混合液中，去除輻照后的SU-8負(fù)性光刻膠，形成位相型衍射光學(xué)元件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于濕法腐蝕制備位相型衍射光學(xué)元件的方法，該方法利用SU-8負(fù)性光刻膠形成衍射光學(xué)元件光刻膠圖形，之后通過旋涂無機(jī)負(fù)性電子束光刻抗蝕劑HSQ，對樣品進(jìn)行X射線輻照使無機(jī)負(fù)性電子束光刻抗蝕劑HSQ轉(zhuǎn)變?yōu)轭愂ⅲ詈笸ㄟ^濃硫酸和雙氧水的混合液去除SU-8負(fù)性光刻膠形成位相型衍射光學(xué)元件。該方法快速有效地去除了X射線曝光后的SU-8負(fù)性光刻膠，并且在X射線曝光的同時將HSQ轉(zhuǎn)變?yōu)轭愂?，可以制備出石英底部非常光滑的位相型衍射光學(xué)元件。這種方法具有穩(wěn)定可靠且與傳統(tǒng)的光刻工藝相兼容的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G02B5/18GK102681335SQ20111006144
公開日2012年9月19日 申請日期2011年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月15日
發(fā)明者劉明, 史麗娜, 朱效立, 李海亮, 牛潔斌, 謝常青 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所