目标结构的形成方法与流程

1.本发明实施例涉及半导体制造领域，尤其涉及一种目标结构的形成方法。


背景技术：

2.传统的光学系统运用的光学透镜具有曲面轮廓的顶面，从而增加光学系统设计自由度，使得光学系统的镜片数量减少、镜片尺寸减小、系统结构简化，同时进一步提高成像质量、扩大视场、探测距离和测量精度。
3.目前获得三维轮廓的加工方法较多，例如，通过具有曲面轮廓的掩膜材料实现图形传递，或者，采用多次曝光和刻蚀的方式获得阶梯式的顶面轮廓，或者，采用具有多种透光率的灰度掩膜版进行图形化处理，但是，目前加工方法的局限性较大，难以精确控制顶面轮廓。


技术实现要素：

4.本发明实施例解决的问题是提供一种目标结构的形成方法，获得顶面轮廓可控的目标结构。
5.为解决上述问题，本发明实施例提供一种目标结构的形成方法，包括：提供用于形成目标结构的待刻蚀基底层，所述待刻蚀基底层包括多个区域，所述目标结构的顶面在所述多个区域上构成曲面轮廓，且所述待刻蚀基底层能够利用半导体刻蚀工艺进行图形化；在所述待刻蚀基底层上形成凸立于所述待刻蚀基底层上的多个刻蚀阻挡结构，且位于所述多个区域的所述刻蚀阻挡结构具有不同的图形密度；以所述刻蚀阻挡结构为掩膜，刻蚀所述刻蚀阻挡结构露出的部分厚度的所述待刻蚀基底层，形成凸立于剩余的所述待刻蚀基底层上的凸起部；去除所述凸起部，形成目标结构，所述目标结构的顶面具有曲面轮廓。
6.可选的，所述待刻蚀基底层的多个区域包括中心区域、以及多个环绕所述中心区域且呈同心圆依次排布的环形区域。
7.可选的，在所述待刻蚀基底层上形成刻蚀阻挡结构的步骤中，沿所述待刻蚀基底层的中心指向边缘的方向上，各区域中的所述刻蚀阻挡结构的图形密度递减。
8.可选的，形成所述刻蚀阻挡结构的步骤中，所述刻蚀阻挡结构为图形线条；或者，所述刻蚀阻挡结构在所述待刻蚀基底层上呈点阵式排布。
9.可选的，去除所述凸起部的步骤包括：对所述凸起部以及所述凸起部露出的剩余所述待刻蚀基底层进行无掩膜刻蚀。
10.可选的，去除所述凸起部的步骤包括：采用刻蚀工艺刻蚀所述凸起部，所述刻蚀工艺具有横向刻蚀速率。
11.可选的，所述刻蚀工艺包括湿法刻蚀工艺或干法刻蚀工艺。
12.可选的，去除所述凸起部之前，还包括：去除所述刻蚀阻挡结构。
13.可选的，采用各向异性的刻蚀工艺，刻蚀所述刻蚀阻挡结构露出的部分厚度的所述待刻蚀基底层。
14.可选的，在所述待刻蚀基底层上形成刻蚀阻挡结构之前之前，还包括：提供若干基底层，所述若干基底层与待刻蚀基底层的材料相同；在所述若干基底层上分别形成多个刻蚀阻挡结构，所述若干基底层上的图形密度不同；利用同一刻蚀条件分别刻蚀所述刻蚀阻挡结构露出的所述若干基底层，并分别测量与所述不同图形密度对应的刻蚀深度；通过多个图形密度以及与所述图形密度相对应的刻蚀深度进行拟合，获得拟合关系式，所述拟合关系式中的自变量为图形密度，因变量为刻蚀深度；根据所述目标结构的曲面轮廓，确定所述待刻蚀基底层在各区域的刻蚀深度；根据所述待刻蚀基底层在各区域的刻蚀深度、以及所述拟合关系式，获取各区域对应的图形密度。
15.可选的，在所述待刻蚀基底层上形成刻蚀阻挡结构的步骤中，所述多个区域中的图形密度与相对应区域中的刻蚀阻挡结构的线宽呈负相关。
16.可选的，所述刻蚀阻挡结构的材料包括硬掩膜材料或光刻胶。
17.可选的，刻蚀所述刻蚀阻挡结构露出的部分厚度的所述待刻蚀基底层的步骤中，所述凸起部的底部线宽与所在区域的刻蚀深度的比值大于1/100。
18.可选的，刻蚀所述刻蚀阻挡结构露出的部分厚度的所述待刻蚀基底层的步骤中，所述凸起部的顶部线宽小于或等于所述曲面轮廓的横向尺寸的1/20。
19.可选的，沿平行于所述待刻蚀基底层表面的方向，所述待刻蚀基底层的形状为圆形，所述待刻蚀基底层的直径大于或等于100微米。
20.可选的，所述曲面轮廓中的凹面和凸面的高度差大于或等于3微米。
21.可选的，所述目标结构包括曲面镜，所述曲面镜包括透镜。
22.可选的，所述待刻蚀基底层的材料包括半导体材料、石英或玻璃。
23.与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下优点：
24.本发明实施例提供的目标结构的形成方法中，在所述待刻蚀基底层上形成凸立于所述待刻蚀基底层上的多个刻蚀阻挡结构，且位于所述多个区域的所述刻蚀阻挡结构具有不同的图形密度，后续以所述刻蚀阻挡结构为掩膜，刻蚀所述刻蚀阻挡结构露出的部分厚度的所述待刻蚀基底层，形成凸立于剩余待刻蚀基底层上的凸起部之后，再去除凸起部，以形成目标结构；由于位于所述多个区域的所述刻蚀阻挡结构具有不同的图形密度，在同一刻蚀条件下，刻蚀气体更容易与图形密度越小的区域中的待刻蚀基底层相接触，且接触面积也越大，刻蚀深度相应越大，也就是说，刻蚀深度与所在区域的图形密度相关，刻蚀阻挡结构的间隔越小、图形密度越大，则刻蚀深度越小，对应于目标结构的曲面轮廓中顶面高度较高的部分，反之则刻蚀深度越大，对应于目标结构的曲面轮廓中顶面高度较小的部分，因此，通过在待刻蚀基底层的不同区域上形成图形密度不同的刻蚀阻挡结构，从而能够控制对各个区域的刻蚀深度，进而使所形成的目标结构顶面具有曲面轮廓，且能够获得顶面轮廓可控的目标结构。
附图说明
25.图1至图2是一种目标结构的形成方法中各步骤对应的结构示意图；
26.图3至图4是另一种目标结构的形成方法中各步骤对应的结构示意图；
27.图5至图8是又一种目标结构的形成方法中各步骤对应的结构示意图；
28.图9至图12是本发明目标结构的形成方法一实施例中各步骤对应的结构示意图；
29.图13是本发明目标结构的形成方法另一实施例形成的目标结构的结构示意图。
具体实施方式
30.目前获得顶面轮廓可控的目标结构难度较大。现结合一些目标结构的形成方法分析难以精确控制目标结的顶面轮廓的原因。
31.图1至图2是一种目标结构的形成方法中各步骤对应的结构示意图。
32.参考图1，提供用于形成目标结构的待刻蚀基底层10；在所述待刻蚀基底层10的部分区域上形成掩膜层11。
33.参考图2，以所述掩膜层11为掩膜，刻蚀部分厚度的待刻蚀基底层10，形成具有凸起部(如图2中虚线圈所示)的目标结构12。
34.通过将掩膜层11的图形传递至待刻蚀基底层10中，形成凸起部，从而使目标结构12的顶面具有三维轮廓。
35.但是，该方式通常仅能获得四种类型的顶面轮廓，具体为：凸起部的侧壁与目标结构12d的表面之间的夹角为正角度，或者，凸起部的侧壁与目标结构12d的表面之间的夹角为负角度，或者，凸起部的侧壁与目标结构12d的表面相垂直，或者，凸起部的顶角为圆角，从而导致对顶面轮廓的调节效果有限。
36.而且，当凸起部的顶部线宽较大时(例如，远大于凸起部的高度时)，凸起部的顶面通常仍为平面，从而难以控制凸起部的轮廓，即难以控制目标结构12的顶面轮廓。
37.图3至图4是另一种目标结构的形成方法中各步骤对应的结构示意图。
38.参考图3，提供用于形成目标结构的待刻蚀基底层20；在所述待刻蚀基底层10的部分区域上形成初始光刻胶层21。
39.参考图4，对所述初始光刻胶层22进行回流(reflow)处理，形成形状为曲面的光刻胶层22。
40.后续以所述光刻胶层22为掩膜，刻蚀部分厚度的待刻蚀基底层20，形成顶面具有曲面轮廓的目标结构。
41.在该方法中，通过制备曲面轮廓的光刻胶层22，将光刻胶层22的轮廓传递至待刻蚀基底层20中，从而获得具有曲面轮廓的目标结构。
42.但是，通过对初始光刻胶层22进行回流处理的方式，无法获得形状更复杂的顶面轮廓(例如非球面形状)，从而导致对顶面轮廓的调节效果有限。
43.而且，采用所述方法获得具有曲面轮廓的目标结构时，通常会调节回流处理后的光刻胶层22的整体形貌、光刻胶层22和待刻蚀基底层20之间的刻蚀选择比、以及刻蚀深度，因此，无法控制局部区域的顶面轮廓。
44.其次，光刻胶层22的厚度有限，而刻蚀深度较大时，对刻蚀工艺的刻蚀选择比的要求较高，例如，光刻胶层22的最大厚度为40微米，刻蚀深度最大值和最小值的差值的最大值为400微米，相应的，待刻蚀基底层20和光刻胶层22之间的刻蚀选择比需要达到10:1。
45.再次，当光刻胶层22的线宽较大时(例如，远大于光刻胶层22的厚度时)，光刻胶层22难以在顶面的中间区域(如图4中虚线圈所示)形成曲面轮廓，中间区域的顶面通常为平面，相应的，将光刻胶层22的轮廓传递至待刻蚀基底层20中后，难以获得具有曲面轮廓的目标结构。
46.图5至图8是又一种目标结构的形成方法中各步骤对应的结构示意图。
47.参考图5，提供用于形成目标结构的待刻蚀基底层30。
48.结合参考图5和图6，进行第一图形化处理，包括：在待刻蚀基底层30的部分区域上形成第一掩膜层31；以所述第一掩膜层31为掩膜，刻蚀部分厚度的待刻蚀基底层20，形成第一台阶部32。
49.形成第一台阶部32后，所述第一图形化处理还包括：去除第一掩膜层31。
50.参考图7，进行第二图形化处理，包括：形成覆盖第一台阶部32的第二掩膜层33，所述第二掩膜层33还延伸覆盖第一台阶部32四周的部分待刻蚀基底层30；以第二掩膜层33为掩膜，刻蚀部分厚度的待刻蚀基底层30，形成顶面与第一台阶部32侧壁相连的第二台阶部34。
51.形成第二台阶部34后，所述第二图形化处理还包括：去除第二掩膜层33。
52.参考图8，进行第三图形化处理，包括：形成覆盖所述第一台阶部32和第二台阶部34的第三掩膜层35，所述第三掩膜层35还延伸覆盖第二台阶部34四周的部分待刻蚀基底层30；以第三掩膜层35为掩膜，刻蚀部分厚度的待刻蚀基底层30，形成顶面与第二台阶部34侧壁相连的第三台阶部36。
53.形成第三台阶部3后，所述第三图形化处理还包括：去除第三掩膜层35。
54.后续还可以重复进行多次的图形化处理，获得更多个台阶部，从而形成具有曲面轮廓的目标结构。
55.但是，为了能够得到足够精细光滑的曲面轮廓，需要进行多次曝光，且对光刻工艺的对准精度要求较高，因此，该方式的工艺成本高、工艺复杂。
56.此外，当曲面轮廓的凸起高度较大时，图形化处理的次数也较多，在后续进行的图形化处理的光刻制程中，光刻胶需要覆盖已形成的各个台阶部，导致光刻胶涂布的工艺难度很大。
57.还有一种方式是采用具有多种透光率的灰度掩膜版进行图形化处理。
58.在该方法中，通过设定掩膜版不同位置处的灰度值，光源透过掩膜版对光刻胶进行曝光时，灰度掩膜版上灰度图形可对曝光光源发出的平行光进行光的强度调制，使得光刻胶被不同光强的光照射，对光刻胶实现深浅不一的曝光，从而在光刻胶表面获得三维曲面图形，进而通过具有三维曲面图形的光刻胶将图形传递至待刻蚀基底层中。
59.该方式能够实现单次图形化，且能有获得各种形状的顶面轮廓(例如非球面形状)，还能够通过精确控制不同区域的曝光量梯时，制备较大尺寸的目标结构。
60.但是，光罩制备的技术来源较受限，且光罩成本高昂。其次，当光刻胶的厚度有限，而对待刻蚀基底层的最大刻蚀深度很大时，对蚀刻工艺的选择比的要求较高，例如，光刻胶层的最大厚度为40微米，刻蚀深度最大值和最小值的差值的最大值为400微米，相应的，待刻蚀基底层和光刻胶层之间的刻蚀选择比需要达到10:1。
61.因此，目前亟需提供一种能够形成顶面轮廓可控的目标结构的方法。
62.为了解决所述技术问题，本发明实施例提供一种目标结构的形成方法，包括：提供用于形成目标结构的待刻蚀基底层，所述待刻蚀基底层包括多个区域，所述目标结构的顶面在所述多个区域上构成曲面轮廓，且所述待刻蚀基底层能够利用半导体刻蚀工艺进行图形化；在所述待刻蚀基底层上形成凸立于所述待刻蚀基底层上的多个刻蚀阻挡结构，且位
于所述多个区域的所述刻蚀阻挡结构具有不同的图形密度；以所述刻蚀阻挡结构为掩膜，刻蚀所述刻蚀阻挡结构露出的部分厚度的所述待刻蚀基底层，形成凸立于剩余的所述待刻蚀基底层上的凸起部；去除所述凸起部，形成目标结构，所述目标结构的顶面具有曲面轮廓。
63.本发明实施例提供的目标结构的形成方法中，在所述待刻蚀基底层上形成凸立于所述待刻蚀基底层上的多个刻蚀阻挡结构，在同一刻蚀条件下，刻蚀气体更容易与图形密度越小的区域中的待刻蚀基底层相接触，且接触面积也越大，刻蚀深度相应越大，也就是说，刻蚀深度与所在区域的图形密度相关，刻蚀阻挡结构的间隔越小、图形密度越大，则刻蚀深度越小，对应于目标结构的曲面轮廓中顶面高度较高的部分，反之则刻蚀深度越大，对应于目标结构的曲面轮廓中顶面高度较小的部分，因此，通过在待刻蚀基底层的不同区域上形成图形密度不同的刻蚀阻挡结构，从而能够控制对各个区域的刻蚀深度，进而使所形成的目标结构顶面具有曲面轮廓，且能够获得顶面轮廓可控的目标结构。
64.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
65.图9至图12是本发明目标结构的形成方法一实施例中各步骤对应的结构示意图。
66.参考图9，提供用于形成目标结构的待刻蚀基底层100，所述待刻蚀基底层100包括多个区域100d，所述目标结构的顶面在所述多个区域100d上构成曲面轮廓，且所述待刻蚀基底层100能够利用半导体刻蚀工艺进行图形化。
67.其中，图9示出了待刻蚀基底层的俯视图。
68.后续通过刻蚀所述待刻蚀基底层100，从而形成顶面具有曲面轮廓的目标结构，即目标结构的顶面轮廓为三维曲面。
69.所述待刻蚀基底层100能够利用半导体刻蚀工艺进行图形化，从而后续能够通过半导体刻蚀工艺，对所述待刻蚀基底层100实现图形化处理。
70.本实施例中，所述目标结构包括曲面镜。具体地，所述曲面镜包括透镜，所述目标结构可以运用于红外遥感或成像等领域中。
71.作为一种示例，所述曲面镜为凸透镜，相应的，后续目标结构的顶面轮廓为球面。
72.所述待刻蚀基底层100能够利用半导体刻蚀工艺进行图形化。本实施例中，所述待刻蚀基底层100的材料包括半导体材料、石英或玻璃。例如，所述半导体材料可以包括硅。
73.作为一种示例，所述目标结构为硅透镜，相应的，所述待刻蚀基底层100的材料为硅。
74.需要说明的是，在其他实施例中，根据所述目标结构的应用场景，所述待刻蚀基底层还可以是其他可利用半导体刻蚀工艺进行图形化的材料，所述待刻蚀基底层的材料根据目标结构的使用功能决定。
75.本实施例中，沿平行于所述待刻蚀基底层100表面的方向，所述待刻蚀基底层100的形状为圆形。
76.在其他实施例中，根据实际情况，所述待刻蚀基底层的形状还可以为其他类型，例如为矩形。
77.本实施例中，根据应用需求，所述形成方法用于制备大尺寸的目标结构。
78.作为一种示例，所述待刻蚀基底层100的直径大于或等于100微米。
79.本实施例中，所述待刻蚀基底层100包括多个区域100d，后续通过控制对不同区域100d的刻蚀深度，从而控制刻蚀后剩余待刻蚀基底层100的顶面形貌，进而使得所形成目标结构的顶面在所述多个区域100d上构成曲面轮廓。
80.具体地，与刻蚀深度较大的区域100d相比，在刻蚀深度较小的区域100d中，刻蚀后剩余待刻蚀基底层100的顶面则更高，反之，与刻蚀深度较小的区域100d相比，在刻蚀深度较大的区域100d中，刻蚀后剩余待刻蚀基底层100的顶面则更低，从而可以获得具有凹面和凸面的顶面轮廓。
81.因此，所述多个区域100d在所述待刻蚀基底层100上的分布情况由目标结构的顶面轮廓决定。
82.本实施例中，所述形成方法用于形成形状规则的曲面轮廓，因此，所述多个区域100d包括中心区域100a、以及多个环绕所述中心区域100a且呈同心圆依次排布的环形区域100e。
83.具体地，以所述环形区域100e的数量为两个为例，所述环形区域100e包括环绕所述中心区域100a的第一环形区域100b、以及环绕所述第一环形区域100b的第二环形区域100c。
84.参考图10，在所述待刻蚀基底层100上形成凸立于所述待刻蚀基底层100上的刻蚀阻挡结构120，且位于所述多个区域100d的所述刻蚀阻挡结构120具有不同的图形密度。
85.本实施例中，所述刻蚀阻挡结构120为图形线条，相邻刻蚀阻挡结构120围成掩膜开口130。也就是说，所述刻蚀阻挡结构120在所述待刻蚀基底层100上形成线阵式排布。
86.例如，在所述待刻蚀基底层100上形成具有掩膜开口130的掩膜层110，所述掩膜层110中剩余的部分作为所述刻蚀阻挡结构120。
87.位于所述多个区域100d的所述刻蚀阻挡结构120具有不同的图形密度，因此，在同一刻蚀条件下，刻蚀气体更容易与图形密度越小的区域100d中的待刻蚀基底层100相接触，且接触面积也越大，刻蚀深度相应越大，也就是说，刻蚀深度与所在区域100d的图形密度相关，刻蚀阻挡结构120的间隔越小(即掩膜开口130的线宽s越小)、图形密度越大，则刻蚀深度越小，对应于目标结构的曲面轮廓中顶面高度较高的部分，反之则刻蚀深度越大，对应于目标结构的曲面轮廓中顶面高度较小的部分，因此，通过在待刻蚀基底层100的不同区域100d上形成图形密度不同的刻蚀阻挡结构120，从而能够控制对各个区域100d的刻蚀深度，进而使所形成的目标结构顶面具有曲面轮廓，且能够获得顶面轮廓可控的目标结构。
88.需要说明的是，与在待刻蚀基底层上形成顶面具有曲面轮廓的掩膜层，并将该掩膜层的轮廓传递至待刻蚀基底层中的方案相比，通过在待刻蚀基底层100的不同区域100d上形成图形密度不同的刻蚀阻挡结构120，用于控制对各个区域100d的刻蚀深度，从而使所形成目标结构的顶面具有曲面轮廓，即使沿平行于所述待刻蚀基底层100表面的方向，所述待刻蚀基底层100的尺寸较大，本实施例能够显著降低目标结构的中间区域的顶面为平面的概率，也就是说，本实施更易于获得曲面轮廓，且轮廓可控性较高，能够制备较大尺寸的目标结构。
89.还需要说明的是，沿平行于所述待刻蚀基底层100表面的方向，所述待刻蚀基底层100的尺寸较大，这也为在不同区域100d形成图形密度的不同的刻蚀阻挡结构120提供了足够的工艺窗口(例如，受光刻工艺的限制较少)，相应的，在工艺过程中，形成所述掩膜层110
的工艺难度降低，更容易形成具有不同的图形密度刻蚀阻挡结构120，工艺可控性更高。
90.所述刻蚀阻挡结构120的材料满足：所述刻蚀阻挡结构120能够实现图形传递。具体地，所述刻蚀阻挡结构120材料包括硬掩膜(hard mask，hm)材料或光刻胶(photo resist，pr)。
91.作为一种示例，所述刻蚀阻挡结构120材料为硬掩膜材料，即所述掩膜层110为硬掩膜层。
92.硬掩膜材料通常为无机材料(例如，硬掩膜材料包括氮化硅、氧化硅或氮化钛)，与有机材料相比，硬掩膜材料的硬度更高，待刻蚀基底层100和硬掩膜层之间的刻蚀选择比较高，在刻蚀所述待刻蚀基底层100的过程中，硬掩膜层的被刻蚀速率较低，因此，通过先将图形传递至硬掩膜层中，再通过硬掩膜层将最终图形传递至待刻蚀基底层100中，有利于提高图形传递的精度。
93.尤其是，当对待刻蚀基底层100的最大刻蚀深度较大时，通过选用硬掩膜材料，能够显著降低所述刻蚀阻挡结构120提前被完全消耗的概率。
94.本实施例中，所述硬掩膜材料为氮化硅。
95.作为一种示例，先形成覆盖整个待刻蚀基底层100的掩膜材料层，再对所述掩膜材料层进行图形化，从而形成具有掩膜开口130的掩膜层110，所述掩膜层110相应还包括用于遮挡部分待刻蚀基底层100的刻蚀阻挡结构120。
96.具体地，所述掩膜层110为硬掩膜层，相应通过各向异性的刻蚀工艺(例如，各向异性的干法刻蚀工艺)刻蚀所述掩膜材料层。
97.需要说明的是，与通过进行多次图形化处理，以形成由多个台阶部构成的曲面轮廓的方案相比，本实施例通过单次图形化的方式，在多个区域100d形成图形密度不同的所述刻蚀阻挡结构120，不仅有利于提高光刻工艺的对准精度、降低光刻胶涂布的工艺难度，且工艺成本更低。而且，与采用灰度掩膜版的方案相比，本实施例的工艺成本也更低。
98.在其他实施例中，形成所述刻蚀阻挡结构的步骤中，所述刻蚀阻挡结构在所述待刻蚀基底层上呈点阵式排布，这同样也能实现使位于所述多个区域的所述刻蚀阻挡结构具有不同的图形密度。
99.本实施例中，后续目标结构顶面的曲面轮廓为球面，因此，沿所述待刻蚀基底层100的中心指向边缘的方向上，各区域100d中的所述刻蚀阻挡结构120的图形密度递减。
100.也就是说，越靠近所述待刻蚀基底层100的边缘，所述掩膜开口130的线宽s(即相邻刻蚀阻挡结构120露出的区域尺寸)越大，对线宽s越大的掩膜开口130所露出的待刻蚀基底层100的刻蚀深度越大，因此，沿所述待刻蚀基底层100的中心指向边缘的方向上，刻蚀深度依次递增，越靠近所述待刻蚀基底层100的边缘，目标结构的顶面高度越小，从而使目标结构的顶面呈现球面状的曲面轮廓。
101.具体地，所述环形区域100e包括环绕所述中心区域100a的第一环形区域100b、以及环绕所述第一环形区域100b的第二环形区域100c，因此，所述中心区域100a、第一环形区域100b和第二环形区域100c中的图形密度依次递减。
102.本实施例中，所述多个区域100d中的图形密度与相对应区域中的刻蚀阻挡结构120的线宽w呈负相关。也就是说，在图形密度越小的区域100d中，刻蚀阻挡结构120的线宽w越大，反之，在图形密度越大的区域100d中，刻蚀阻挡结构120的线宽w越小。
103.后续沿所述掩膜开口130刻蚀部分厚度的待刻蚀基底层100时，不仅会沿垂直于所述待刻蚀基底层100表面的方向进行纵向刻蚀，还容易沿平行于所述待刻蚀基底层100表面的方向对刻蚀阻挡结构120造成横向刻蚀，导致所述刻蚀阻挡结构120的线宽w逐渐变小，且刻蚀深度越大的区域100d，对所述刻蚀阻挡结构120的横向刻蚀量越大，因此，通过使所述多个区域100d中的图形密度与相对应区域中的刻蚀阻挡结构120的线宽w呈负相关，在确保各个区域100d的刻蚀深度达到工艺需求的情况下，确保各个刻蚀阻挡结构120能够起到刻蚀掩膜的作用，从而能够将各个区域100d中的刻蚀阻挡结构120的图形传递至所述待刻蚀基底层100中。
104.具体地，在确保后续各个区域100d的刻蚀深度达到预设值，且确保后续形成的凸起部不发生断裂或倒塌的前提下，根据工艺能力，选用工艺可获得的最小线宽w的刻蚀阻挡结构120。
105.需要说明的是，本实施例中，在所述待刻蚀基底层100上形成刻蚀阻挡结构120之前，还包括：提供若干基底层，所述若干基底层与待刻蚀基底层100的材料相同；在所述若干基底层上分别形成多个刻蚀阻挡结构120，所述若干基底层上的图形密度不同；利用同一刻蚀条件分别刻蚀所述刻蚀阻挡结构120露出的所述若干基底层，并分别测量与所述不同图形密度对应的刻蚀深度；通过多个图形密度以及与所述图形密度相对应的刻蚀深度进行拟合，获得拟合关系式，所述拟合关系式中的自变量为图形密度，因变量为刻蚀深度；根据所述目标结构的曲面轮廓，确定所述待刻蚀基底层在各区域的刻蚀深度；根据所述待刻蚀基底层在各区域的刻蚀深度、以及所述拟合关系式，获取各区域对应的图形密度。
106.所述若干基底层用于收集数据，所述若干基底层与待刻蚀基底层100的材料相同，从而使得该拟合关系式能够运用于待刻蚀基底层100。
107.通过先收集数据，获得图形密度与刻蚀深度的拟合关系式，从而能够根据所述目标结构的曲面轮廓，确定各区域100d的图形密度，进而为形成所述掩膜层110做准备。
108.而且，如果目标结构的顶面轮廓是确定的，则相应可以确定所述待刻蚀基底层在各区域的刻蚀深度，从而可以通过所述拟合关系式获取各区域对应的图形密度，这降低了所述形成方法的工艺复杂性，使得所述方法可适用于形成多种类型顶面轮廓的目标结构，且有利于精确控制后续目标结构的顶面轮廓形貌。
109.参考图11，以所述刻蚀阻挡结构120为掩膜，刻蚀所述刻蚀阻挡结构120露出的部分厚度的所述待刻蚀基底层100，形成凸立于剩余的所述待刻蚀基底层100上的凸起部40。
110.所述凸起部40与剩余待刻蚀基底层100的交界面、以及所述凸起部40露出的剩余待刻蚀基底层100的顶面用于构成后续目标结构的顶面，后续通过去除所述凸起部40，从而形成顶面具有曲面轮廓的目标结构。
111.本实施例中，以所述掩膜层110为掩膜，沿所述掩膜开口130进行刻蚀。
112.本实施例中，采用各向异性的刻蚀工艺，沿所述掩膜开口130刻蚀部分厚度的所述待刻蚀基底层100。
113.各向异性的刻蚀工艺的纵向刻蚀速率远大于其横向刻蚀速率，通过选用各向异性的刻蚀工艺，有利于精确地将掩膜开口130的图形传递至待刻蚀基底层100中，从而易于通过对调节不同区域100d的刻蚀深度来调节目标结构的顶面轮廓。
114.作为一种示例，所述各向异性的刻蚀工艺可以为等离子体干法刻蚀工艺。
115.需要说明的是，形成所述凸起部140后，所述凸起部140的顶部线宽(未标示)不宜过大。如果所述凸起部140的顶部线宽过大，则后续去除所述凸起部140后，容易在目标结构的顶面形成明显的台阶，从而难以形成光滑的顶面轮廓。为此，本实施例中，所述凸起部140的顶部线宽小于或等于所述曲面轮廓的横向尺寸的1/20。
116.也就是说，所述凸起部140的顶部线宽越小，后续目标结构的顶面轮廓越光滑。
117.其中，所述横向指的是：沿平行于刻蚀基底层100表面的方向。
118.例如，本实施例中，所述曲面镜为凸透镜，目标结构的顶面轮廓为球面，相应的，所述曲面轮廓的横向尺寸指的是所述球面的直径。
119.但是，需确保所述凸起部140的底部线宽(未标示)不宜过小。如果所述凸起部140的底部线宽过小，容易导致所述凸起部140发生断裂，从而影响后续目标结构的顶面轮廓，例如，后续还需去除所述凸起部140，在去除所述凸起部140的过程中，也会对剩余待刻蚀基底层100造成一定的刻蚀量，在发生断裂的位置处，剩余待刻蚀基底层100失去所述凸起部140的保护，从而导致该位置处的剩余待刻蚀基底层100被误刻蚀，进而导致该位置的轮廓与目标轮廓不符。为此，本实施例中，所述凸起部140的底部线宽与所在区域的刻蚀深度的比值大于1/100。
120.相应的，对于图形密集区域，刻蚀深度较小，位于该区域的凸起部140的底部线宽可以较小，而对于图形稀疏区域，刻蚀深度较大，位于该区域的凸起部140的底部线宽则应当较大。
121.尤其是，在形成凸起部140后，难以保证凸起部140的侧壁完全与待刻蚀基底层100的表面法线方向相平行，通常情况下，凸起部140的顶部线宽大于其底部线宽，因此，通过合理设定所述凸起部140的线宽，在获得光滑的顶面轮廓的同时，确保各个凸起部140的完整性。
122.相应的，在实际工艺过程中，根据刻蚀工艺的参数、以及所述凸起部140的线宽，合理设定所述刻蚀阻挡结构120的线宽w。
123.参考图12，去除所述凸起部140(如图11所示)，形成目标结构150，所述目标结构150的顶面具有曲面轮廓。
124.由前述记载可知，所述凸起部40与剩余待刻蚀基底层100的交界面、以及所述凸起部40露出的剩余待刻蚀基底层100的顶面用于构成目标结构150的顶面，且通过控制对各个区域100d的刻蚀深度的方式，以获得所述目标结构150的顶面轮廓，因此，所述目标结构150的顶面轮廓的可控性较高。
125.本实施例中，去除所述凸起部140的步骤包括：对所述凸起部140以及所述凸起部140露出的剩余所述待刻蚀基底层100(如图11所示)进行无掩膜刻蚀(blanket etch)。
126.通过采用无掩膜刻蚀的方式，以节省光罩，这不仅降低去除所述凸起部140的工艺复杂度，且降低工艺成本。
127.其中，所述凸起部140凸立于剩余待刻蚀基底层100上，因此，在所述无掩膜刻蚀的过程中，对凸起部140的刻蚀速率大于对剩余待刻蚀基底层100的刻蚀速率，对所述凸起部140露出的剩余待刻蚀基底层100的刻蚀量不会过大，随着刻蚀量的增加，最终去除所述凸起部140，并使得所述目标结构150获得光滑的顶面。
128.而且，在所述无掩膜刻蚀的过程中，仍保持对稀疏区域和密集区域的蚀刻深度的
差别，随着刻蚀量的增加，最终去除所述凸起部140，并使得所述目标结构150的顶面具有曲面轮廓，所述目标结构150的顶面轮廓满足设计需求。
129.本实施例中，采用刻蚀工艺进行刻蚀，从而去除所述凸起部140。其中，所述刻蚀工艺具有横向刻蚀速率。
130.与所述凸起部140的高度相比，所述凸起部140的线宽更小，因此，通过采用具有横向刻蚀速率的刻蚀工艺，有利于提高对凸起部140的去除速率，从而减少刻蚀时间，进而在将凸起部140完全去除的同时，减少对剩余待刻蚀基底层100的刻蚀量的效果更显著，即所述凸起部140之间的剩余待刻蚀基底层100的顶面轮廓得到保持，从而使得所述目标结构150的顶面具有曲面轮廓，且所述目标结构150的顶面轮廓满足设计需求。
131.本实施例中，所述刻蚀工艺包括湿法刻蚀工艺或干法刻蚀工艺。
132.作为一种示例，采用湿法刻蚀工艺，对所述凸起部140以及所述凸起部140露出的剩余所述待刻蚀基底层100进行无掩膜刻蚀。湿法刻蚀工艺的去除速率较大，且工艺简单。
133.例如，所述待刻蚀基底层100的材料为硅，因此，所述湿法刻蚀工艺采用的刻蚀溶液相应为氢氟酸(hf)和硝酸(hno3)的混合溶液。
134.当采用干法刻蚀工艺时，则相应调节干法刻蚀工艺的工艺参数和条件，例如降低偏压，采用能够产生较轻聚合物(polymer)的反应气体进行刻蚀，以增强干法蚀刻过程中的各向同性效果，从而实现横向刻蚀。且当横向刻蚀速率足够大时，能够将所述凸起部去除。
135.本实施例中，所述目标结构150的顶面具有曲面轮廓，因此，所述目标结构150具有凹凸不平的顶面。
136.其中，所述曲面轮廓中的凹面和凸面的高度差h不宜过小。如果所述曲面轮廓中的凹面和凸面的高度差h过小，相应的，在前述沿所述掩膜开口130刻蚀部分厚度的待刻蚀基底层100的步骤中，容易导致各个区域100d的刻蚀深度的差别较小，受到刻蚀工艺的工艺偏差(variation)的影响，控制各个区域100d的刻蚀深度的难度变大，容易导致所述目标结构150的顶面轮廓无法满足设计需求。为此，本实施例中，所述曲面轮廓中的凹面和凸面的高度差h大于或等于3微米。
137.例如，本实施例中，所述目标结构150顶面的曲面轮廓为球面，因此，所述曲面轮廓中的凹面和凸面的高度差h即为：所述目标结构150顶面的最高处至所述目标结构150顶面的最低处的距离。
138.需要说明的是，形成所述凸起部140后，去除所述凸起部140之前，所述形成方法还包括：去除所述刻蚀阻挡结构120(即掩膜层110)。
139.通过去除所述刻蚀阻挡结构120，暴露出所述凸起部140的顶面，从而在去除所述凸起部140的过程中，能够提高对所述凸起部140的去除速率。
140.作为一种示例，所述刻蚀阻挡结构120的材料为氮化硅，则采用湿法刻蚀工艺去除所述刻蚀阻挡结构120，且所述湿法刻蚀工艺采用的刻蚀溶液为磷酸溶液。
141.在其他实施例中，也可以省去所述刻蚀阻挡结构的步骤，从而节省工艺步骤。
142.例如，去除所述凸起部的过程中，也会对所述刻蚀阻挡结构产生一定的损耗，从而达到去除所述刻蚀阻挡结构的效果；或者，当采用具有横向刻蚀速率的刻蚀工艺去除所述凸起部时，该刻蚀工艺能够通过对所述凸起部的侧壁进行横向刻蚀的方式，去除所述凸起部。
143.还需要说明的是，本实施例仅示意了两个环形区域100e，即第一环形区域100b、以及环绕所述第一环形区域100b的第二环形区域100c。但是，根据目标结构的顶面轮廓形貌，所述环形区域的数量不仅限于两个。
144.此外，本实施例中，各区域100d中的刻蚀阻挡结构120的图形密度递减。在其他实施例中，根据目标结构的顶面轮廓形貌，所述刻蚀阻挡结构的图形密度的分布情况还可以为其他类型。
145.例如，结合参考图13，图13是本发明目标结构的形成方法另一实施例形成的目标结构的结构示意图。
146.在该实施例中，目标结构250的顶面轮廓为非球面。
147.相应的，所述环形区域的数量大于两个(例如为五个)，且在形成掩膜层的步骤中，沿待刻蚀基底层的中心指向边缘的方向上，各区域中的刻蚀阻挡结构的图形密度先递减、再递增，最后再递减。
148.虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。