[发明专利]类矩形全息光栅等离子体刻蚀方法

说明书

技术领域

本发明涉及光谱技术领域，具体涉及的一种类矩形全息光栅的等离子体刻蚀方法。

背景技术

光谱仪器是进行光谱分析的基础设备，其应用领域遍及各行各业。光栅是光谱仪器的核心单元器件，光栅质量直接影响光谱仪器性能。杂散光强度作为光栅主要性能指标，直接影响光谱仪器的信噪比、分辨率。全息光栅的杂散光强度受制作工艺中基底表面粗糙度、光刻胶掩模侧壁及槽底粗糙度、刻蚀过程造成的粗糙度影响。光谱仪器行业期望获得一种杂散光强度较低的全息光栅，然而由于全息光栅制作工艺中诸多因素的影响，使得其杂散光强度较难抑制。

目前，国内外对于全息光栅杂散光强度的控制主要针对工艺中基底表面粗糙度、光刻胶掩模侧壁及槽底粗糙度。即利用离子束抛光等技术获得高表面粗糙度的基底，同时在光刻胶掩模制作过程中利用热熔法降低光刻胶掩模侧壁及槽底粗糙度，在光刻胶掩模制作完成后利用氧等离子体灰化的方法进一步降低其侧壁及槽底粗糙度。然而，针对刻蚀过程中造成的侧壁及槽底粗糙度尚未进行深入研究，致使获得的全息光栅杂散光强度较高，在应用上受到较大限制。目前，国外工艺方面的研究正在进行，国内尚未开展此方面研究。

发明内容

本发明为解决现有对全息光栅的刻蚀过程中引起侧壁及槽底粗糙度高的问题，提供一种类矩形全息光栅等离子体刻蚀方法。

该刻蚀方法包括多个交替进行的刻蚀周期，每个刻蚀周期包括刻蚀步骤、钝化沉积步骤和抛光步骤；所述刻蚀步骤与钝化沉积步骤的时间间隔大于刻蚀步骤中反应气体等离子体寿命；钝化沉积步骤与抛光步骤的时间间隔大于钝化沉积步骤中反应气体等离子体寿命；抛光步骤与下一刻蚀周期中刻蚀步骤的时间间隔大于抛光步骤中反应气体等离子体寿命；

步骤一、刻蚀步骤：采用SF₆和CHF₃的混合气体对基底进行刻蚀，气体流量的参数范围为80sccm-400sccm，上电极功率参数范围为400W-2500W，下电极功率参数范围为0W-600W，气压参数范围为1.5Pa-3.5Pa；在基底上形成类矩形光栅；

步骤二、钝化沉积步骤：采用的气体为C₄F₈，所述气体的流量参数范围为20sccm-200sccm，上电极功率参数范围为400W-2500W，下电极功率参数范围为200W-600W，所气压参数范围为1.5Pa-3.5Pa；获得光栅沟槽底部与内侧面沉积形成的钝化层；

步骤三、抛光步骤：采用气体为Ar，所述气体的流量的参数范围为40sccm-100sccm，上电极功率参数范围为400W-2500W，下电极功率参数范围为400W-800W，气压参数范围为1.5Pa-3.5Pa；获得光滑的光栅沟槽底部与内侧面；

步骤四、判断是否有下一个刻蚀周期，如果否，则结束刻蚀，如果是，则返回步骤一，最终实现光栅的等子体刻蚀。

本发明的有益效果：通过刻蚀步骤、钝化沉积步骤和抛光步骤的周期性切换，控制各向异性刻蚀同时实现减小侧壁及槽底上的小突起的高度，使其侧壁及槽底具有较低的粗糙度，从而获得低杂散光的类矩形光栅。

附图说明

图1为发明所述的类矩形全息光栅等离子体刻蚀方法示意图；

图2为应用本发明所述的类矩形光栅等离子体刻蚀方法分区刻蚀示意图。

具体实施方式

具体实施方式一、类矩形全息光栅等离子体刻蚀方法，本实施方式所述的刻蚀方法包括多个交替进行的刻蚀周期，每个刻蚀周期包括一个刻蚀步骤、一个钝化沉积步骤和一个抛光步骤。刻蚀步骤所采用的第一工艺条件、钝化沉积步骤所采用的第二工艺条件、抛光步骤第三工艺条件之间以时间间隔彼此分开，间隔时间大于前序步骤中反应气体等离子体寿命。其中刻蚀、沉积和抛光气体的供气量通过调节气体流量控制器（MFC）来实现三种气体的交替。本发明适用于电感耦合型等离子体反应腔。