專利名稱：光柵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光柵，尤其涉及一種亞波長光柵。
背景技術(shù)：
亞波長光柵是半導(dǎo)體工業(yè)以及精密儀器中最常用到的光學(xué)器件之一。亞波長光柵是指光柵的結(jié)構(gòu)特征尺寸與工作波長相當(dāng)或更小。制備高密度、亞波長、高占空比的亞波長石英光柵非常困難。需要應(yīng)用到的刻蝕技術(shù)有電子束刻蝕、聚焦離子束刻蝕、深紫外光刻、光全息刻蝕以及納米壓印技術(shù)。其中深紫外光刻方法有著衍射極限的問題，此外上述方法都有諸如成本太高，不能工業(yè)化生產(chǎn)等問題。石英光柵包括一石英基底，該石英基底的一表面上形成有多個(gè)凹槽?？梢酝ㄟ^反應(yīng)離子刻蝕(Reaction-1on-Etching, RIE)方法實(shí)現(xiàn)對(duì)石英基底的刻蝕形成所述多個(gè)凹槽?，F(xiàn)有技術(shù)中采用RIE技術(shù)刻蝕石英基底的過程中，多采用四氟化碳(CF4)、六氟化硫(SF6)作為刻蝕氣體對(duì)石英基底進(jìn)行刻蝕。然而，RIE方法在刻蝕過程中，刻蝕氣體SF6容易與石英基底發(fā)生反應(yīng)生成氟硅碳化合物。該種氟硅碳化合物附著在石英基底的表面形成保護(hù)層，并阻隔刻蝕氣體與石英基底接觸，使刻蝕反應(yīng)難以進(jìn)行下去。為了克服上述問題，可在刻蝕氣體中添加氧氣(02)。O2可與刻蝕過程中生成的氟硅碳化合物反應(yīng)進(jìn)而燒蝕掉氟硅碳化合物，使刻蝕氣體CF4和SF6繼續(xù)和石英基底接觸并刻蝕石英基底從而使刻蝕反應(yīng)連續(xù)進(jìn)行。然而，O2會(huì)與石英基底反應(yīng)生成具有硅氧鍵和硅碳鍵的化合物，該種化合物同樣會(huì)附著在石英基底的表面形成保護(hù)層阻隔刻蝕氣體CF4和SF6與石英基底接觸。因此，O2仍然會(huì)阻礙刻蝕反應(yīng)的進(jìn)行。由于上述問題，石英基底被刻蝕后凹槽的深度有限。通常，現(xiàn)有技術(shù)中制備得到的亞波長石英光柵中的凹槽的寬度大于200納米，深度為200納米左右，深寬比僅為1:1，使其在光譜儀器、特種干涉儀、光盤技術(shù)和光互聯(lián)領(lǐng)域的應(yīng)用有限。

發(fā)明內(nèi)容
綜上所述，確有必要提供一種對(duì)光波的衍射性能較好的光柵。—種光柵,該光柵包括一基底，該基底的一表面形成有多個(gè)凸棱，所述多個(gè)凸棱相互平行且間隔設(shè)置，相鄰的兩個(gè)凸棱之間形成一凹槽，所述多個(gè)凸棱之間形成多個(gè)凹槽，所述多個(gè)凹槽中的每個(gè)凹槽的深寬比大于或等于6:1，凹槽的寬度范圍為25納米至150納米。—種光柵，其包括一基底，該基底的一表面形成有多個(gè)凹槽，所述多個(gè)凹槽相互平行且間隔設(shè)置，所述凹槽的深寬比為6:1至8:1，所述多個(gè)凹槽中每個(gè)凹槽的寬度范圍為25納米至150納米。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的光柵的凹槽的寬度較小，介于25納米至150納米，深寬比較大，大于等于6:1，因此本發(fā)明提供的光柵為高密度、高深寬比的亞波長光柵，其衍射效率高，且該種光柵的凹槽的側(cè)壁光滑、陡直，因此其散射小。使其在光譜儀器、特種干涉儀、光盤技術(shù)和光互聯(lián)領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用。


圖1是本發(fā)明提供的光柵的制備方法的工藝流程圖。圖2是本發(fā)明提供的光柵的制備方法中所采用的圖形化掩模層的俯視圖。圖3是本發(fā)明提供的光柵的制備方法中所采用的掩模層的制備工藝流程圖。圖4是本發(fā)明提供的光柵的制備方法中所采用的刻蝕氣體的總體積流量不同時(shí)得到的亞波長光柵中的單個(gè)凹槽的橫截面形狀示意圖。圖5是本發(fā)明提供的光柵的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本發(fā)明 提供的光柵的低倍掃描電鏡照片。圖7是本發(fā)明提供的光柵的高倍掃描電鏡照片。圖8是本發(fā)明提供的光柵的結(jié)構(gòu)示意圖。主要元件符號(hào)說明
權(quán)利要求
1.一種光柵，該光柵包括一基底，該基底的一表面形成有多個(gè)凸棱，所述多個(gè)凸棱相互平行且間隔設(shè)置，相鄰的兩個(gè)凸棱之間形成一凹槽，所述多個(gè)凸棱之間形成多個(gè)凹槽，其特征在于，所述多個(gè)凹槽中的每個(gè)凹槽的深寬比大于或等于6:1，凹槽的寬度范圍為25納米至150納米。
2.按權(quán)利要求1所述的光柵，其特征在于，所述基底的材料為氮化鎵、砷化鎵、藍(lán)寶石、氧化鋁、氧化鎂、硅、二氧化硅、氮化硅、石英或玻璃。
3.按權(quán)利要求1所述的光柵，其特征在于，所述多個(gè)凸棱等間距設(shè)置。
4.按權(quán)利要求1所述的光柵，其特征在于，所述多個(gè)凹槽中每個(gè)凹槽的深度范圍150納米至900納米。
5.按權(quán)利要求4所述的光柵，其特征在于，所述多個(gè)凸棱中每個(gè)凸棱的寬度為25nm至150 nm0
6.按權(quán)利要求1所述的光柵，其特征在于，所述光柵的占空比為1:1。
7.按權(quán)利要求1所述的光柵，其特征在于，所述光柵的凹槽的深寬比為6:1至8:1。
8.按權(quán)利要求1所述的光柵，其特征在于，所述光柵的凹槽的寬度和凸棱的寬度之和為光柵的周期，所述周期的范圍為50納米至300納米。
9.按權(quán)利要求1所述的光柵，其特征在于，所述凸棱與所述基底為一體成型。
10.一種光柵,其包括一基底，該基底的一表面形成有多個(gè)凹槽，所述多個(gè)凹槽相互平行且間隔設(shè)置，所述凹槽的深寬比為6:1至8:1，所述多個(gè)凹槽中每個(gè)凹槽的寬度為25納米至150納米。
11.按權(quán)利要求10所述的光柵，其特征在于，所述多個(gè)凹槽等間距設(shè)置，所述多個(gè)凹槽中相鄰兩凹槽之間的距離為25納米至150納米。
12.按權(quán)利要求10所述的光柵，其特征在于，所述光柵的占空比為1:1。
13.按權(quán)利要求10所述的光柵，其特征在于，所述光柵的周期的范圍為50納米至300納米。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光柵，該光柵包括一基底，該基底的一表面形成有多個(gè)凸棱，所述多個(gè)凸棱相互平行且間隔設(shè)置，相鄰的兩個(gè)凸棱之間形成一凹槽，所述每個(gè)凹槽的深寬比大于或等于61，凹槽的寬度范圍為25納米至150納米。本發(fā)明提供的高密度、高深寬比的亞波長光柵，可以較好的衍射光波。
文檔編號(hào)G02B5/18GK103091748SQ20111033356
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者朱振東, 李群慶, 張立輝, 陳墨 申請(qǐng)人:清華大學(xué), 鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司