用于刻蚀形成铌酸锂微纳结构的NLD刻蚀设备

本发明涉及干法刻蚀，尤其涉及一种用于刻蚀形成铌酸锂微纳结构的nld刻蚀设备。

背景技术：

1、铌酸锂(linbo3，lithium niobate，ln)具有从可见光到中红外波段(0.35μm～5μm)的透明窗口、相对较高的折射率、优异的电光和二阶非线性光学性能以及出色的声光和压电特性，被誉为“光学硅”，可以被广泛应用于集成光子学。

2、铌酸锂薄膜可用于制备超高性能紧凑型调制器、宽带频率梳、以及高效率的光学频率转换器和单光子源。掺杂铌酸锂材料应用也相当广泛。mg：ln，可以大大提高抗激光损伤阈值，促进了铌酸锂晶体在非线性光学领域的应用；nd：mg：ln晶体，可实现自倍频效应；fe：ln晶体用于光学体全息存储。所以，研究高质量铌酸锂薄膜的制备技术以及开发高精密铌酸锂纳米结构的加工工艺非常重要。

3、然而现有的传统铌酸锂刻蚀方法均需要在铌酸锂表面准备介质-金属混合硬掩模，这增加了制备步骤与工艺难度，同时还大大提高了制备成本，并且受技术限制，目前还难以制备具有高深宽比且高垂直度的纳米级铌酸锂微纳结构。聚焦离子束刻蚀技术能够解决深宽比和垂直度的问题，但工艺难度极高，成本极大，不利于铌酸锂微纳器件的大规模生产和商业化。

4、目前，有研究表明磁中性环路放电(nld)刻蚀技术较icp而言，可对形成在真空腔内的磁场强度为0的环形磁中性线施加高频电场，并由此产生等离子体。通过改变电流大小可以控制等离子体的直径及密度，所以具有高刻蚀速率、高均匀性、高等离子体密度及低压放电等优点。也已经有科研人员在常温环境下对铌酸锂材料进行了刻蚀，但结构的垂直性依然很差，依然难以在纳米尺度上实现高深宽比的刻蚀。这在很大程度上制约了铌酸锂微纳光电器件的的市场推广和应用。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于刻蚀形成铌酸锂微纳结构的nld刻蚀设备。

2、为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

3、本发明提供一种用于刻蚀形成铌酸锂微纳结构的nld刻蚀设备，包括nld反应腔室，用于对铌酸锂基片进行nld刻蚀以在所述铌酸锂基片表面形成铌酸锂微纳结构，所述nld反应腔室中设置有用于承载所述铌酸锂基片的样品台，所述样品台中设置有第一温控组件，所述第一温控组件至少能够将所述铌酸锂基片的温度维持在400℃以上。

4、基于上述技术方案，与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：

5、本发明所提供的nld刻蚀设备在nld反应腔室中设置具有温控组件的样品台，使得在对铌酸锂基片进行刻蚀时能够将铌酸锂基片升温至400℃以上，大幅加快刻蚀速率，不仅如此，铌酸锂在与气体发生反应的过程中所产生的生成物会受高温影响而迅速挥发，不会沉积或附着在铌酸锂表面，这有效避免了侧向腐蚀的发生，极大的提高了刻蚀得到的微纳结构的刻蚀垂直度。

6、此外，由于垂直刻蚀比例的显著提升，以本发明所提供的nld刻蚀设备进行铌酸锂刻蚀时无需制备硬质掩模，能够适用于光刻胶一类的软质掩模，从而能够实现了工艺成本的降低。

7、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使本领域技术人员能够更清楚地了解本申请的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合详细附图说明如后。

技术特征：

1.一种用于刻蚀形成铌酸锂微纳结构的nld刻蚀设备，包括nld反应腔室，用于对铌酸锂基片进行nld刻蚀以在所述铌酸锂基片表面形成铌酸锂微纳结构，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的nld刻蚀设备，其特征在于，还包括与所述nld反应腔室相连通的寄存腔室；

3.根据权利要求2所述的nld刻蚀设备，其特征在于，所述第二温控组件还能够对所述铌酸锂基片进行预热。

4.根据权利要求3所述的nld刻蚀设备，其特征在于，还包括进样腔室、传样腔室；所述传样腔室通过多个真空通道分别与所述nld反应腔室、进样腔室，以及寄存腔室相连通；

5.根据权利要求4所述的nld刻蚀设备，其特征在于，当对多个所述铌酸锂基片进行刻蚀时，所述nld刻蚀设备的运作过程具体包括：

6.根据权利要求5所述的nld刻蚀设备，其特征在于，还包括：

7.根据权利要求3所述的nld刻蚀设备，其特征在于，所述第一温控组件包括第一加热器和第一温度感应器；

8.根据权利要求1所述的nld刻蚀设备，其特征在于，所述nld反应腔室设置有射频电场单元、偏置电场单元以及磁中性发生单元；

9.根据权利要求8所述的nld刻蚀设备，其特征在于，所述nld反应腔室还设置有载气入口，所述载气入口设置于所述磁中性发生单元的轴线上；

10.根据权利要求8所述的nld刻蚀设备，其特征在于，所述nld反应腔室还设置有与所述顶层线圈和底层线圈电连接的射频天线。

技术总结
本发明公开了一种用于刻蚀形成铌酸锂微纳结构的1/'刻蚀设备。其包括1/'反应腔室，用于对铌酸锂基片进行1/'刻蚀以在铌酸锂基片表面形成铌酸锂微纳结构，1/'反应腔室中设置有用于承载铌酸锂基片的样品台，样品台中设置有第一温控组件，第一温控组件至少能够将铌酸锂基片的温度维持在℃以上。本发明所提供的1/'刻蚀设备在对铌酸锂基片进行刻蚀时能够将铌酸锂基片升温至℃以上，大幅加快刻蚀速率，不仅如此，铌酸锂在与气体发生反应的过程中所产生的生成物会受高温影响而迅速挥发，不会沉积或附着在铌酸锂表面，这有效避免了侧向腐蚀的发生，极大的提高了刻蚀得到的微纳结构的刻蚀垂直度。

技术研发人员：林雨,张伟,李玉雄,曾中明
受保护的技术使用者：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1