一种基于湿法腐蚀制备位相型衍射光学元件的方法

摘要

本发明公开了一种基于湿法腐蚀制备位相型衍射光学元件的方法，该方法利用SU-8负性光刻胶形成衍射光学元件光刻胶图形，之后通过旋涂无机负性电子束光刻抗蚀剂HSQ，对样品进行X射线辐照使无机负性电子束光刻抗蚀剂HSQ转变为类石英，最后通过浓硫酸和双氧水的混合液去除SU-8负性光刻胶形成位相型衍射光学元件。该方法快速有效地去除了X射线曝光后的SU-8负性光刻胶，并且在X射线曝光的同时将HSQ转变为类石英，可以制备出石英底部非常光滑的位相型衍射光学元件。这种方法具有稳定可靠且与传统的光刻工艺相兼容的优点。

说明书

技术领域

本发明涉及半导体学中的微细加工技术领域，特别是一种基于湿法腐蚀制备位相型衍射光学元件的方法。 

背景技术

位相型衍射光学元件指的是光波通过光学元件后，振幅无变化但位相有周期性的改变，从而改变光的衍射的光学器件。目前，制作位相型透射光学元件的方法也有很多，主要的方法还是在石英衬底上制作光刻胶图形，以光刻胶作为掩蔽，然后利用等离子体干法刻蚀石英达到一定的深度起到位相调制的作用。 

虽然这种方法工艺步骤简单，但是由于石英的干法刻蚀往往会造成刻蚀出来的图形底部非常粗糙，并且刻蚀后的光刻胶掩蔽很难去除，对位相调制的结果有很大的影响。 

利用湿法腐蚀曝光后的SU-8负性光刻胶制备位相型衍射光学元件同普通的半导体工艺相兼容，是一种简单且方便的工艺方法。 

发明内容

(一)要解决的技术问题 

本发明的主要目的是提出一种基于湿法腐蚀制备位相型衍射光学元件的方法，以解决常规干法刻蚀工艺制造出来的位相型衍射光学元件图形底部粗糙和光刻胶掩蔽很难去除的问题。 

(二)技术方案 

为达到上述目的，本发明提供了一种基于湿法腐蚀制备位相型衍射光学元件的方法，该方法利用SU-8负性光刻胶形成衍射光学元件光刻胶图形，之后通过旋涂无机负性电子束光刻抗蚀剂HSQ，对样品进行X射线辐照使无机负性电子束光刻抗蚀剂HSQ转变为类石英，最后通过浓硫酸 和双氧水的混合液去除SU-8负性光刻胶形成位相型衍射光学元件。 

所述的基于湿法腐蚀制备位相型衍射光学元件的方法，其步骤如下： 

步骤1：在清洗过的石英衬底上旋涂SU-8负性光刻胶； 

步骤2：利用接近式紫外光刻对SU-8负性光刻胶进行光刻，并经过曝光和显影，在SU-8负性光刻胶上制备出衍射光学元件图形； 

步骤3：旋涂无机负性电子束抗蚀剂HSQ； 

步骤4：对样品在同步辐射光刻站上进行X射线辐照，使得无机负性电子束抗蚀剂HSQ变性为类石英； 

步骤5：在浓硫酸和双氧水混合液中，去除辐照后的SU-8负性光刻胶，形成位相型衍射光学元件。 

上述方案中，步骤1中所述旋涂SU-8负性光刻胶时，SU-8负性光刻胶的厚度在满足后续工艺要求的前提下，越厚越好，有利于提高后面湿法腐蚀的速度。 

上述方案中，步骤2中所述利用接近式紫外光刻对SU-8负性光刻胶进行光刻，并经过曝光和显影，形成光刻胶图形，由于SU-8负性光刻胶的分辨率在200nm，因此所制备的光刻胶图形最小尺寸大于200nm。 

上述方案中，步骤3中所述旋涂无机负性电子束抗蚀剂HSQ时，调整涂胶机转速，控制无机负性电子束抗蚀剂HSQ的厚度小于SU-8负性光刻胶图形的厚度。 

上述方案中，步骤5中所述浓硫酸和双氧水的摩尔比为1∶1，在温度为100℃的条件下，将样品浸入该浓硫酸和双氧水混合液中，去除辐照后的SU-8负性光刻胶，形成位相型衍射光学元件。 

(三)有益效果 

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果： 

本发明提供的这种基于湿法腐蚀制备位相型衍射光学元件的方法，利用浓硫酸和双氧水湿法腐蚀去除X射线曝光后SU-8负性光刻胶得到位相型衍射光学元件。该方法快速有效地去除了X射线曝光后的SU-8负性光刻胶，并且在X射线曝光的同时将HSQ转变为类石英，可以制备出石英底部非常光滑的位相型衍射光学元件。这种方法具有稳定可靠且与传统的 光刻工艺相兼容的优点。 

附图说明

为了更进一步说明本发明的内容，以下结合实施例子，对本发明做详细描述。 

图1是本发明提供的基于湿法腐蚀制备位相型衍射光学元件的方法流程图； 

图2-1至图2-5是依照本发明实施例基于湿法腐蚀制备位相型衍射光学元件的的工艺流程图。 

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明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。 

本发明提供的基于湿法腐蚀制备位相型衍射光学元件的方法，是在石英衬底上通过接近式曝光得到SU-8负性光刻胶图形，然后旋涂无机负性电子束光刻抗蚀剂HSQ电子束抗蚀剂，经过X射线辐照后利用浓硫酸和双氧水混合液去除曝光后的SU-8负性光刻胶，完成位相型衍射光学元件的制作。 

如图1所示，图1是本发明提供的基于湿法腐蚀制备位相型衍射光学元件的方法流程图，该方法包括以下步骤： 

步骤1：在清洗过的石英衬底上旋涂SU-8负性光刻胶； 

步骤2：利用接近式紫外光刻对SU-8负性光刻胶进行光刻，并经过曝光和显影，在SU-8负性光刻胶上制备出衍射光学元件图形； 

步骤3：旋涂无机负性电子束抗蚀剂HSQ； 

步骤4：对样品在同步辐射光刻站上进行X射线辐照，使得无机负性电子束抗蚀剂HSQ变性为类石英； 

步骤5：在浓硫酸和双氧水混合液中，去除辐照后的SU-8负性光刻胶，形成位相型衍射光学元件。 

图2-1至图2-5是依照本发明实施例基于湿法腐蚀制备位相型衍射光学元件的的工艺流程图，该方法具体包括： 

如图2-1所示，在石英衬底上，旋涂1μm左右的SU-8负性光刻胶，经过热处理形成薄膜； 

如图2-2所示，利用接近式紫外光刻，对SU-8负性光刻胶曝光，经过显影得到光刻胶图形； 

如图2-3所示，在SU-8负性光刻胶图形上旋涂无机负性电子束光刻抗蚀剂HSQ； 

如图2-4所示，将样品至于X射线下进行辐照，将无机负性电子束光刻抗蚀剂HSQ变性为类石英； 

如图2-5所示，将样品置于浓硫酸和双氧水混合液中，去除辐照后的SU-8负性光刻胶，得到位相型衍射光学元件。 

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。