專利名稱：一種階梯型位相光柵的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及納米尺度元件制作技術領域，尤其涉及一種階梯型位相光柵的制作方法。
背景技術：
眾所周知，隨著納米加工領域的不斷發(fā)展，多臺階光柵的需求越來越大，而目前一般制作的都是采用多次光刻，多次刻蝕技術形成的2η臺階光柵，而多次光刻的臺階不均勻，造成光刻膠厚度不均勻，以及精度上難以對準問題造成了其厚度和臺階寬度也難以精確，并且其臺階數(shù)目難以任意改變。
發(fā)明內容
(一)要解決的技術問題針對普通多臺階光柵的臺階不能任意性問題，本發(fā)明的主要目的在于提供一種階梯型位相光柵的制作方法，以利用電子束光刻膠對劑量的敏感性，以及抗刻蝕性能，制作任意臺階位相光柵。( 二 )技術方案為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種階梯型位相光柵的制作方法，包括步驟1 在半導體基片上旋涂一層厚度為500nm的電子束光刻膠；步驟2 對該電子束光刻膠進行光刻和顯影，形成一系列周期性的包含第0級至第五級的光刻膠臺階，該第0級至第五級光刻膠臺階相對于半導體基片表面的高度依次為0、100nm、200nm、300nm、400nm和500nm ；步驟 3 刻蝕第0級光刻膠臺階表面露出的半導體基片，刻蝕深度與第一級光刻膠臺階的高度相等，然后刻蝕第一級至第五級光刻膠臺階，使得每一級光刻膠臺階的厚度均減少IOOnm ；步驟4:刻蝕露出的半導體基片，并刻蝕光刻膠臺階，使得每一級臺階的厚度均減少IOOnm ；步驟5 重復步驟4，直至完全去除光刻膠，形成階梯型位相光柵。上述方案中，步驟1中所述在半導體基片上旋涂電子束光刻膠之前還包括對半導體基片依次用丙酮、酒精和水進行清洗，然后烘干。上述方案中，步驟2中所述對該電子束光刻膠進行光刻和顯影，形成一系列周期性的包含第0級至第五級的光刻膠臺階，包括利用電子束對該電子束光刻膠進行光刻，并且電子束的劑量是周期性逐漸減小的，每個劑量的寬度相等，以此為一個周期，不斷重復， 然后使用顯影液顯影，形成一系列周期性的包含第0級至第五級的高度等階的光刻膠臺階。上述方案中，所述半導體基片為硅片，所述在半導體基片上旋涂的電子束光刻膠為^P-520電子束光刻膠。上述方案中，步驟3中所述刻蝕第0級光刻膠臺階表面露出的半導體基片，是采用三氯甲烷刻蝕第0級光刻膠臺階表面露出的二氧化硅。上述方案中，步驟3中所述刻蝕第一級至第五級光刻膠臺階，是采用氧氣ICP刻蝕第一級至第五級光刻膠臺階。上述方案中，步驟4中所述刻蝕露出的半導體基片是采用三氯甲烷進行刻蝕。上述方案中，步驟4中所述光刻膠臺階是采用氧氣ICP刻蝕。(三)有益效果從上述技術方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果1、本發(fā)明提供的階梯型位相光柵的制作方法，相對于普通的2η臺階光柵，能制作出任意臺階的位相型光柵。2、本發(fā)明提供的階梯型位相光柵的制作方法，制作工藝簡單，成本低廉，能大批量制作。3、本發(fā)明提供的階梯型位相光柵的制作方法，避免了多次勻膠，多次電子束直寫的復雜，避免了對準不精確問題，能更好的形成精確的任意臺階位相光柵。
圖1為依照本發(fā)明實施例在半導體基片上旋涂一層電子束光刻膠的示意圖；圖2為依照本發(fā)明實施例對電子束光刻膠進行光刻后形成的光刻膠臺階的示意圖；圖3為依照本發(fā)明實施例使用三氯甲烷刻蝕第0級光刻膠臺階表面露出的二氧化硅后的示意圖；圖4依照本發(fā)明實施例使用三氯甲烷刻蝕第0級光刻膠臺階表面露出的二氧化硅，并用氧氣ICP刻蝕第一級至第五級光刻膠臺階后的示意圖；圖5依照本發(fā)明實施例完全去除光刻膠形成階梯型位相光柵的示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。本發(fā)明提供的階梯型位相光柵的制作方法，包括以下步驟步驟1 在半導體基片上旋涂一層厚度為500nm的電子束光刻膠；步驟2 對該電子束光刻膠進行光刻和顯影，形成一系列周期性的包含第0級至第五級的光刻膠臺階，該第0級至第五級光刻膠臺階相對于半導體基片表面的高度依次為0、 100nm、200nm、300nm、400nm 和 500nm ；步驟3 刻蝕第0級光刻膠臺階表面露出的半導體基片，刻蝕深度與第一級光刻膠臺階的高度相等，然后刻蝕第一級至第五級光刻膠臺階，使得每一級光刻膠臺階的厚度均減少IOOnm ；步驟4:刻蝕露出的半導體基片，并刻蝕光刻膠臺階，使得每一級臺階的厚度均減少 IOOnm ；步驟5 重復步驟4，直至完全去除光刻膠，形成階梯型位相光柵。其中，步驟1中所述在半導體基片上旋涂電子束光刻膠之前還包括對半導體基片依次用丙酮、酒精和水進行清洗，然后烘干。步驟2中所述對該電子束光刻膠進行光刻和顯影，形成一系列周期性的包含第0級至第五級的光刻膠臺階，包括利用電子束對該電子束光刻膠進行光刻，并且電子束的劑量是周期性逐漸減小的，每個劑量的寬度相等，以此為一個周期，不斷重復，然后使用顯影液顯影，形成一系列周期性的包含第0級至第五級的高度等階的光刻膠臺階。所述半導體基片一般為硅片，所述在半導體基片上旋涂的電子束光刻膠一般采用 ZEP-520電子束光刻膠。以下以半導體基片為硅片、在半導體基片上旋涂的電子束光刻膠為^P_520電子束光刻膠為例，對本發(fā)明提供的階梯型位相光柵的制作方法進行詳細說明。該實施例包括以下步驟步驟1 將石英硅片用丙酮、酒精、水清洗過，烘干，旋涂一層電子束光刻膠 ZEP-520，厚度為500nm，如圖1所示。步驟2 利用電子束進行光刻，并且劑量逐漸減小，每個劑量的寬度相等，以此為一個周期，不斷重復，然后使用顯影液顯影，形成一系列周期性的包含第0級至第五級的光刻膠臺階，如圖2所示，其中該第0級至第五級光刻膠臺階相對于硅片表面的高度依次為0、 100nm、200nm、300nm、400nm 和 500nm。步驟3 使用三氯甲烷刻蝕第0級光刻膠臺階表面露出的二氧化硅，刻蝕深度與第一級光刻膠臺階的高度相等，如圖3所示，然后用氧氣ICP刻蝕第一級至第五級光刻膠臺階，使得每一級光刻膠臺階的厚度減少lOOnm，即第一級至第五級光刻膠臺階的厚度依次為 0、100nm、200nm、300nm 和 400nm ；如圖 4 所示。步驟4 使用三氯甲烷刻蝕露出的二氧化硅，然后用氧氣ICP刻蝕光刻膠臺階，使得每一級臺階的厚度均減少lOOnm。步驟5 重復步驟4，直至完全去除光刻膠，形成階梯型位相光柵，完成器件的制作，如圖5所示。以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種階梯型位相光柵的制作方法，其特征在于，包括步驟1 在半導體基片上旋涂一層厚度為500nm的電子束光刻膠；步驟2 對該電子束光刻膠進行光刻和顯影，形成一系列周期性的包含第0級至第五級的光刻膠臺階，該第0級至第五級光刻膠臺階相對于半導體基片表面的高度依次為0、 100nm、200nm、300nm、400nm 和 500nm ；步驟3 刻蝕第0級光刻膠臺階表面露出的半導體基片，刻蝕深度與第一級光刻膠臺階的高度相等，然后刻蝕第一級至第五級光刻膠臺階，使得每一級光刻膠臺階的厚度均減少 IOOnm ；步驟4:刻蝕露出的半導體基片，并刻蝕光刻膠臺階，使得每一級臺階的厚度均減少 IOOnm ；步驟5 重復步驟4，直至完全去除光刻膠，形成階梯型位相光柵。
2.根據權利要求1所述的階梯型位相光柵的制作方法，其特征在于，步驟1中所述在半導體基片上旋涂電子束光刻膠之前還包括對半導體基片依次用丙酮、酒精和水進行清洗，然后烘干。
3.根據權利要求1所述的階梯型位相光柵的制作方法，其特征在于，步驟2中所述對該電子束光刻膠進行光刻和顯影，形成一系列周期性的包含第0級至第五級的光刻膠臺階， 包括利用電子束對該電子束光刻膠進行光刻，并且電子束的劑量是周期性逐漸減小的，每個劑量的寬度相等，以此為一個周期，不斷重復，然后使用顯影液顯影，形成一系列周期性的包含第0級至第五級的高度等階的光刻膠臺階。
4.根據權利要求1所述的階梯型位相光柵的制作方法，其特征在于，所述半導體基片為硅片，所述在半導體基片上旋涂的電子束光刻膠為^P-520電子束光刻膠。
5.根據權利要求4所述的階梯型位相光柵的制作方法，其特征在于，步驟3中所述刻蝕第0級光刻膠臺階表面露出的半導體基片，是采用三氯甲烷刻蝕第0級光刻膠臺階表面露出的二氧化硅。
6.根據權利要求4所述的階梯型位相光柵的制作方法，其特征在于，步驟3中所述刻蝕第一級至第五級光刻膠臺階，是采用氧氣ICP刻蝕第一級至第五級光刻膠臺階。
7.根據權利要求4所述的階梯型位相光柵的制作方法，其特征在于，步驟4中所述刻蝕露出的半導體基片是采用三氯甲烷進行刻蝕。
8.根據權利要求4所述的階梯型位相光柵的制作方法，其特征在于，步驟4中所述光刻膠臺階是采用氧氣ICP刻蝕。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種階梯型位相光柵的制作方法，包括步驟1在半導體基片上旋涂一層厚度為500nm的電子束光刻膠；步驟2對該電子束光刻膠進行光刻和顯影，形成一系列周期性的包含第0級至第五級的光刻膠臺階；步驟3刻蝕第0級光刻膠臺階表面露出的半導體基片，刻蝕深度與第一級光刻膠臺階的高度相等，然后刻蝕第一級至第五級光刻膠臺階，使得每一級光刻膠臺階的厚度均減少100nm；步驟4刻蝕露出的半導體基片，并刻蝕光刻膠臺階，使得每一級臺階的厚度均減少100nm；步驟5重復步驟4，直至完全去除光刻膠，形成階梯型位相光柵。本發(fā)明利用電子束光刻膠對劑量的敏感性，以及抗刻蝕性能，制作出了任意臺階位相光柵。
文檔編號G02B5/18GK102331594SQ201110279270
公開日2012年1月25日 申請日期2011年9月20日 優(yōu)先權日2011年9月20日
發(fā)明者劉明, 方磊, 朱效立, 李冬梅, 謝常青 申請人:中國科學院微電子研究所