[发明专利]表面浮雕光栅结构的制作方法

权利要求书

1.一种表面浮雕光栅结构的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、光栅母板制作，包括以下步骤：

母板镀膜：提供衬底基材，在所述衬底基材的表面镀上与所述衬底基材刻蚀速率不同的金属膜层，得到第一光栅母板；

母板涂胶：在所述第一光栅母板的所述金属膜层表面涂覆光刻胶层，得到第二光栅母板；

曝光显影：使用电子束对所述第二光栅母板的光刻胶层表面对应位置进行曝光，并通过显影液显影，得到剩余光刻胶层具有目标线宽夹缝的第三光栅母板；

母板刻蚀：采用离子束刻蚀所述第三光栅母板，其中，所述剩余光刻胶层、所述金属膜层以及所述衬底基材依次被刻蚀，所述离子束的发射线与所述显影完成的衬底基材表面的夹角非直角，以被刻蚀出只剩衬底基材且带梯形夹缝的目标光栅母板，所述梯形夹缝为不对称梯形夹缝，包括第一倾斜角度的夹缝侧壁、第二倾斜角度的夹缝侧壁以及底部；

S2、光栅结构转移：将所述目标光栅母板的结构压印到待处理光栅结构的压印层上，得到目标光栅结构。

2.根据权利要求1所述的表面浮雕光栅结构的制作方法，其特征在于，在所述曝光显影步骤中，具体包括以下过程：

根据目标光栅结构的形状，以衬底基材的垂直方向为投影方向，将所述衬底基材分为与所述目标光栅结构凸出区域投影重叠的第一区域以及与所述目标光栅结构凹陷区域投影重叠的第二区域；

使用电子束对处于所述第一区域内的光刻胶层表面进行曝光处理，使所述第一区域内的光刻胶层硬化；

再使用负性显影液显影以去除处于所述第二区域内的光刻胶层，得到的所述剩余光刻胶层为处于所述第一区域内的光刻胶层。

3.根据权利要求2所述的表面浮雕光栅结构的制作方法，其特征在于，在所述使用电子束对处于所述第一区域内的光刻胶层表面进行曝光处理的过程中，所述处于所述第一区域内的光刻胶层包括光栅部分以及边缘部分，具体曝光过程包括：

光栅曝光：将边缘部分遮挡，使用电子束曝光光栅部分；

边缘曝光：将电子束曝光后的光栅部分遮挡，使用电子束曝光边缘部分。

4.根据权利要求3所述的表面浮雕光栅结构的制作方法，其特征在于，在所述母板刻蚀的步骤中，依次进行金属刻蚀以及基材刻蚀的过程。

5.根据权利要求4所述的表面浮雕光栅结构的制作方法，其特征在于，所述金属刻蚀包括以下过程：

采用离子束刻蚀所述第三光栅母板，其中，所述处于所述第一区域内的光刻胶层以及处于所述第二区域内的金属膜层依次被刻蚀形成第四光栅母板，直至所述处于所述第一区域内的光刻胶层以及处于所述第二区域内的金属膜层均被刻蚀完成，所述衬底基材的第二区域露出，得到第五光栅母板。

6.根据权利要求5所述的表面浮雕光栅结构的制作方法，其特征在于，所述基材刻蚀包括以下过程：

根据所述衬底基材的刻蚀速率与所述金属膜层的刻蚀速率控制相应功率，使用电感耦合反应离子刻蚀设备，刻蚀所述第五光栅母板，其中，处于所述第一区域内的金属膜层以及处于第二区域内的衬底基材同时被刻蚀形成第六光栅母板，直至所述第二区域内的衬底基材达到目标刻蚀深度，得到目标光栅母板。

7.根据权利要求6所述的表面浮雕光栅结构的制作方法，其特征在于，在所述基材刻蚀的过程中达到目标刻蚀深度后，还要进行以下过程：

清洗金属：使用酸性溶液清洗未刻蚀掉的处于所述第一区域内的金属膜层，以形成带梯形夹缝的光栅母板。

8.根据权利要求1所述的表面浮雕光栅结构的制作方法，其特征在于，所述母板涂胶步骤中还包括以下过程：

将涂胶完成的衬底基材置于加热板加热，以去除多余溶剂，并用膜厚仪测量厚度，若厚度未达到指定要求，则继续重复母板涂胶过程，直至测量厚度达到目标厚度。