专利名称：一种阶梯型位相光栅的制作方法
技术领域：
本发明涉及纳米尺度元件制作技术领域，尤其涉及一种阶梯型位相光栅的制作方法。
背景技术：
众所周知，随着纳米加工领域的不断发展，多台阶光栅的需求越来越大，而目前一般制作的都是采用多次光刻，多次刻蚀技术形成的2η台阶光栅，而多次光刻的台阶不均勻，造成光刻胶厚度不均勻，以及精度上难以对准问题造成了其厚度和台阶宽度也难以精确，并且其台阶数目难以任意改变。
发明内容
(一)要解决的技术问题针对普通多台阶光栅的台阶不能任意性问题，本发明的主要目的在于提供一种阶梯型位相光栅的制作方法，以利用电子束光刻胶对剂量的敏感性，以及抗刻蚀性能，制作任意台阶位相光栅。( 二 )技术方案为达到上述目的，本发明提供了一种阶梯型位相光栅的制作方法，包括步骤1 在半导体基片上旋涂一层厚度为500nm的电子束光刻胶；步骤2 对该电子束光刻胶进行光刻和显影，形成一系列周期性的包含第0级至第五级的光刻胶台阶，该第0级至第五级光刻胶台阶相对于半导体基片表面的高度依次为0、100nm、200nm、300nm、400nm和500nm ；步骤 3 刻蚀第0级光刻胶台阶表面露出的半导体基片，刻蚀深度与第一级光刻胶台阶的高度相等，然后刻蚀第一级至第五级光刻胶台阶，使得每一级光刻胶台阶的厚度均减少IOOnm ；步骤4:刻蚀露出的半导体基片，并刻蚀光刻胶台阶，使得每一级台阶的厚度均减少IOOnm ；步骤5 重复步骤4，直至完全去除光刻胶，形成阶梯型位相光栅。上述方案中，步骤1中所述在半导体基片上旋涂电子束光刻胶之前还包括对半导体基片依次用丙酮、酒精和水进行清洗，然后烘干。上述方案中，步骤2中所述对该电子束光刻胶进行光刻和显影，形成一系列周期性的包含第0级至第五级的光刻胶台阶，包括利用电子束对该电子束光刻胶进行光刻，并且电子束的剂量是周期性逐渐减小的，每个剂量的宽度相等，以此为一个周期，不断重复， 然后使用显影液显影，形成一系列周期性的包含第0级至第五级的高度等阶的光刻胶台阶。上述方案中，所述半导体基片为硅片，所述在半导体基片上旋涂的电子束光刻胶为^P-520电子束光刻胶。上述方案中，步骤3中所述刻蚀第0级光刻胶台阶表面露出的半导体基片，是采用三氯甲烷刻蚀第0级光刻胶台阶表面露出的二氧化硅。上述方案中，步骤3中所述刻蚀第一级至第五级光刻胶台阶，是采用氧气ICP刻蚀第一级至第五级光刻胶台阶。上述方案中，步骤4中所述刻蚀露出的半导体基片是采用三氯甲烷进行刻蚀。上述方案中，步骤4中所述光刻胶台阶是采用氧气ICP刻蚀。(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1、本发明提供的阶梯型位相光栅的制作方法，相对于普通的2η台阶光栅，能制作出任意台阶的位相型光栅。2、本发明提供的阶梯型位相光栅的制作方法，制作工艺简单，成本低廉，能大批量制作。3、本发明提供的阶梯型位相光栅的制作方法，避免了多次勻胶，多次电子束直写的复杂，避免了对准不精确问题，能更好的形成精确的任意台阶位相光栅。
图1为依照本发明实施例在半导体基片上旋涂一层电子束光刻胶的示意图；图2为依照本发明实施例对电子束光刻胶进行光刻后形成的光刻胶台阶的示意图；图3为依照本发明实施例使用三氯甲烷刻蚀第0级光刻胶台阶表面露出的二氧化硅后的示意图；图4依照本发明实施例使用三氯甲烷刻蚀第0级光刻胶台阶表面露出的二氧化硅，并用氧气ICP刻蚀第一级至第五级光刻胶台阶后的示意图；图5依照本发明实施例完全去除光刻胶形成阶梯型位相光栅的示意图。
具体实施例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。本发明提供的阶梯型位相光栅的制作方法，包括以下步骤步骤1 在半导体基片上旋涂一层厚度为500nm的电子束光刻胶；步骤2 对该电子束光刻胶进行光刻和显影，形成一系列周期性的包含第0级至第五级的光刻胶台阶，该第0级至第五级光刻胶台阶相对于半导体基片表面的高度依次为0、 100nm、200nm、300nm、400nm 和 500nm ；步骤3 刻蚀第0级光刻胶台阶表面露出的半导体基片，刻蚀深度与第一级光刻胶台阶的高度相等，然后刻蚀第一级至第五级光刻胶台阶，使得每一级光刻胶台阶的厚度均减少IOOnm ；步骤4:刻蚀露出的半导体基片，并刻蚀光刻胶台阶，使得每一级台阶的厚度均减少 IOOnm ；步骤5 重复步骤4，直至完全去除光刻胶，形成阶梯型位相光栅。其中，步骤1中所述在半导体基片上旋涂电子束光刻胶之前还包括对半导体基片依次用丙酮、酒精和水进行清洗，然后烘干。步骤2中所述对该电子束光刻胶进行光刻和显影，形成一系列周期性的包含第0级至第五级的光刻胶台阶，包括利用电子束对该电子束光刻胶进行光刻，并且电子束的剂量是周期性逐渐减小的，每个剂量的宽度相等，以此为一个周期，不断重复，然后使用显影液显影，形成一系列周期性的包含第0级至第五级的高度等阶的光刻胶台阶。所述半导体基片一般为硅片，所述在半导体基片上旋涂的电子束光刻胶一般采用 ZEP-520电子束光刻胶。以下以半导体基片为硅片、在半导体基片上旋涂的电子束光刻胶为^P_520电子束光刻胶为例，对本发明提供的阶梯型位相光栅的制作方法进行详细说明。该实施例包括以下步骤步骤1 将石英硅片用丙酮、酒精、水清洗过，烘干，旋涂一层电子束光刻胶 ZEP-520，厚度为500nm，如图1所示。步骤2 利用电子束进行光刻，并且剂量逐渐减小，每个剂量的宽度相等，以此为一个周期，不断重复，然后使用显影液显影，形成一系列周期性的包含第0级至第五级的光刻胶台阶，如图2所示，其中该第0级至第五级光刻胶台阶相对于硅片表面的高度依次为0、 100nm、200nm、300nm、400nm 和 500nm。步骤3 使用三氯甲烷刻蚀第0级光刻胶台阶表面露出的二氧化硅，刻蚀深度与第一级光刻胶台阶的高度相等，如图3所示，然后用氧气ICP刻蚀第一级至第五级光刻胶台阶，使得每一级光刻胶台阶的厚度减少lOOnm，即第一级至第五级光刻胶台阶的厚度依次为 0、100nm、200nm、300nm 和 400nm ；如图 4 所示。步骤4 使用三氯甲烷刻蚀露出的二氧化硅，然后用氧气ICP刻蚀光刻胶台阶，使得每一级台阶的厚度均减少lOOnm。步骤5 重复步骤4，直至完全去除光刻胶，形成阶梯型位相光栅，完成器件的制作，如图5所示。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。
权利要求
1.一种阶梯型位相光栅的制作方法，其特征在于，包括步骤1 在半导体基片上旋涂一层厚度为500nm的电子束光刻胶；步骤2 对该电子束光刻胶进行光刻和显影，形成一系列周期性的包含第0级至第五级的光刻胶台阶，该第0级至第五级光刻胶台阶相对于半导体基片表面的高度依次为0、 100nm、200nm、300nm、400nm 和 500nm ；步骤3 刻蚀第0级光刻胶台阶表面露出的半导体基片，刻蚀深度与第一级光刻胶台阶的高度相等，然后刻蚀第一级至第五级光刻胶台阶，使得每一级光刻胶台阶的厚度均减少 IOOnm ；步骤4:刻蚀露出的半导体基片，并刻蚀光刻胶台阶，使得每一级台阶的厚度均减少 IOOnm ；步骤5 重复步骤4，直至完全去除光刻胶，形成阶梯型位相光栅。
2.根据权利要求1所述的阶梯型位相光栅的制作方法，其特征在于，步骤1中所述在半导体基片上旋涂电子束光刻胶之前还包括对半导体基片依次用丙酮、酒精和水进行清洗，然后烘干。
3.根据权利要求1所述的阶梯型位相光栅的制作方法，其特征在于，步骤2中所述对该电子束光刻胶进行光刻和显影，形成一系列周期性的包含第0级至第五级的光刻胶台阶， 包括利用电子束对该电子束光刻胶进行光刻，并且电子束的剂量是周期性逐渐减小的，每个剂量的宽度相等，以此为一个周期，不断重复，然后使用显影液显影，形成一系列周期性的包含第0级至第五级的高度等阶的光刻胶台阶。
4.根据权利要求1所述的阶梯型位相光栅的制作方法，其特征在于，所述半导体基片为硅片，所述在半导体基片上旋涂的电子束光刻胶为^P-520电子束光刻胶。
5.根据权利要求4所述的阶梯型位相光栅的制作方法，其特征在于，步骤3中所述刻蚀第0级光刻胶台阶表面露出的半导体基片，是采用三氯甲烷刻蚀第0级光刻胶台阶表面露出的二氧化硅。
6.根据权利要求4所述的阶梯型位相光栅的制作方法，其特征在于，步骤3中所述刻蚀第一级至第五级光刻胶台阶，是采用氧气ICP刻蚀第一级至第五级光刻胶台阶。
7.根据权利要求4所述的阶梯型位相光栅的制作方法，其特征在于，步骤4中所述刻蚀露出的半导体基片是采用三氯甲烷进行刻蚀。
8.根据权利要求4所述的阶梯型位相光栅的制作方法，其特征在于，步骤4中所述光刻胶台阶是采用氧气ICP刻蚀。
全文摘要
本发明公开了一种阶梯型位相光栅的制作方法，包括步骤1在半导体基片上旋涂一层厚度为500nm的电子束光刻胶；步骤2对该电子束光刻胶进行光刻和显影，形成一系列周期性的包含第0级至第五级的光刻胶台阶；步骤3刻蚀第0级光刻胶台阶表面露出的半导体基片，刻蚀深度与第一级光刻胶台阶的高度相等，然后刻蚀第一级至第五级光刻胶台阶，使得每一级光刻胶台阶的厚度均减少100nm；步骤4刻蚀露出的半导体基片，并刻蚀光刻胶台阶，使得每一级台阶的厚度均减少100nm；步骤5重复步骤4，直至完全去除光刻胶，形成阶梯型位相光栅。本发明利用电子束光刻胶对剂量的敏感性，以及抗刻蚀性能，制作出了任意台阶位相光栅。
文档编号G02B5/18GK102331594SQ201110279270
公开日2012年1月25日 申请日期2011年9月20日 优先权日2011年9月20日
发明者刘明, 方磊, 朱效立, 李冬梅, 谢常青 申请人:中国科学院微电子研究所