灰色调抗蚀剂及加工的制作方法

背景技术：

1、诸如头戴式显示器(head-mounted display，hmd)或平视显示器(heads-updisplay，hud)系统的人工现实系统通常包括近眼显示器(例如，头戴式耳机或一副眼镜)，该近眼显示器配置为经由用户眼前例如约10-20mm内的电子显示器或光学显示器向用户呈现内容。近眼显示器可以显示虚拟对象或现实对象与虚拟对象的组合图像，如在虚拟现实(virtual reality，vr)、增强现实(augmented reality，ar)或混合现实(mixed reality，mr)应用中。例如，在ar系统中，用户可以通过例如透明显示器眼镜或透镜(常常称为光学透视)进行观看来查看虚拟对象的图像(例如，计算机生成的图像(computer-generatedimage，cgi))和周围环境两者。

2、光学透视ar系统的一个示例可以使用波导类光学显示器，其中可以将投影图像的光耦合到波导(例如，透明基板)中，在波导内传播并在不同位置处耦合出波导。在一些实施方式中，可以使用衍射光学元件(诸如，光栅)将投影图像的光耦合到波导中或耦合出波导。能够使用各种技术来制造光栅或制造用于压印光栅的模具。然而，这些技术通常不能蚀刻具有所需三维轮廓的光栅结构，诸如具有倾斜的脊线、不同的周期或占空比、和/或在该光栅结构的区域上不均匀的高度或深度轮廓的光栅结构。

技术实现思路

1、本公开通常涉及用于蚀刻表面浮雕结构的技术。更具体地，本文公开了用于制造直的或倾斜的表面浮雕光栅的技术，该直的或倾斜的表面浮雕光栅具有用于波导类近眼显示系统的可变且精确控制的蚀刻深度、可变的占空比和/或可变周期。本文描述了各种发明实施方案，这些实施方案包括设备、系统、方法、材料、工艺等。

2、根据本发明的第一方面，提供了一种方法，该方法包括：在基板上形成图案化蚀刻掩模；在图案化蚀刻掩模上沉积光刻胶材料层，光刻胶材料层是热交联性的(可热交联的，thermally crosslinkable)；将光刻胶材料层曝光于通过灰度光掩模(gray-scalephotomask)的曝光光；显影经曝光的光刻胶材料层、以形成厚度不均匀的图案化光刻胶层；在升高的温度(elevated temperature)下烘烤图案化光刻胶层、以形成经交联的光刻胶层；以及蚀刻经交联的光刻胶层和基板、以在基板中形成表面浮雕光栅。

3、任选地，光刻胶材料层的特征在于对曝光光剂量的非二元线性或非线性响应。

4、任选地，经交联的光刻胶层具有比图案化光刻胶层更高的玻璃化转变温度。

5、任选地，蚀刻经交联的光刻胶层和基板包括使用反应性离子蚀刻或离子束蚀刻来蚀刻经交联的光刻胶层和基板。

6、任选地，蚀刻经交联的光刻胶层和基板包括在低于经交联的光刻胶层的玻璃化转变温度、但高于图案化光刻胶层的玻璃化转变温度的温度下蚀刻经交联的光刻胶层和基板。

7、任选地，光刻胶材料层包括一种或多种交联剂，该交联剂配置为降低光刻胶材料层的交联温度和/或降低光刻胶材料层的蚀刻速率。

8、任选地，一种或多种交联剂包括：杂环化合物或芳族化合物；以及附接到该杂环化合物或芳族化合物的一个或多个交联官能团，该一种或多种交联官能团包括烷氧基基团、甲氧基基团、环氧基基团、羟基基团或其组合。

9、任选地，一种或多种交联剂包括以下项的至少一者：

10、

11、任选地，该方法还包括以下项的至少一者：在沉积光刻胶材料层之前，在图案化蚀刻掩模上沉积第一抗反射涂层；或者，在沉积光刻胶材料层之后，在光刻胶材料层上沉积第二抗反射涂层。

12、任选地，蚀刻图案化光刻胶层和基板包括相对于基板表面的法线方向、以大于10°的倾斜角度蚀刻图案化光刻胶层和基板。

13、任选地，升高的温度大于100℃且低于250℃。

14、任选地，经交联的光刻胶层的特征在于蚀刻后的表面粗糙度小于100nm。

15、任选地，图案化蚀刻掩模包括特征在于均匀或非均匀占空比的图案；以及在基板中形成的表面浮雕光栅的特征在于均匀或非均匀的蚀刻深度。

16、根据本发明的另一方面，提供了一种灰色调光刻胶，该灰色调光刻胶包括：酚醛清漆树脂；重氮萘醌(diazonaphthoquinone，dnq)溶解抑制剂；

17、以及一种或多种交联剂，该交联剂配置为在升高的温度下使酚醛清漆树脂交联、以提高灰色调光刻胶的玻璃化转变温度和/或降低灰色调光刻胶的蚀刻速率。

18、任选地，一种或多种交联剂包括：杂环化合物或芳族化合物；以及附接到该杂环化合物或芳族化合物的一个或多个交联官能团，该一种或多种交联官能团包括烷氧基基团、甲氧基基团、环氧基基团、羟基基团或其组合。

19、任选地，一种或多种交联剂包括以下项的至少一者：

20、

21、

22、任选地，一种或多种交联剂构成灰色调光刻胶的0.1wt％至20wt％。任选地，该酚醛清漆树脂的特征在于分子量介于1k与100k之间。

23、任选地，该酚醛清漆树脂包括聚(苯乙烯-共聚-甲基丙烯酸缩水甘油酯)。

24、任选地，升高的温度大于100℃且低于250℃。

25、根据一些实施方案，灰色调光刻胶包括酚醛清漆树脂、重氮萘醌(dnq)溶解抑制剂以及一种或多种交联剂，该交联剂配置为在升高的温度下使酚醛清漆树脂交联、以提高灰色调光刻胶的玻璃化转变温度和/或降低所述灰色调光刻胶的蚀刻速率。例如，一种或多种交联剂可以包括杂环化合物或芳族化合物、以及附接到该杂环化合物或芳族化合物的一种或多种交联官能团，该一种或多种交联官能团包括烷氧基基团、甲氧基基团、环氧基基团、羟基基团或其组合。灰色调光刻胶的特征可以在于对曝光光剂量的非二元线性或非线性响应。

26、根据一些实施方案，一种方法可以包括：在基板上形成图案化蚀刻掩模；在图案化蚀刻掩模上沉积热交联性的光刻胶材料层；将光刻胶材料层曝光于通过灰度光掩模的曝光光；显影经曝光的光刻胶材料层、以形成厚度不均匀的图案化光刻胶层；在升高的温度下烘烤图案化光刻胶层、以形成经交联的光刻胶层；以及蚀刻经交联的光刻胶层和基板、以在基板中形成表面浮雕光栅。经交联的光刻胶层可以具有比图案化光刻胶层更高的玻璃化转变温度。蚀刻经交联的光刻胶层和基板包括在低于经交联的光刻胶层的玻璃化转变温度、但高于图案化光刻胶层的玻璃化转变温度的温度下蚀刻经交联的光刻胶层和基板。

27、本技术实现要素：既不旨在识别所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在独立地用于确定所要求保护的主题的范围。应当参考本公开的完整说明书的适当部分、任何或全部附图以及每条权利要求来理解本主题。在下文中，前述内容以及其他特征和示例将在以下说明书、权利要求和附图中进行更详细地描述。

技术特征：

1.一种方法，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述光刻胶材料层的特征在于对曝光光剂量的非二元线性或非线性响应。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述经交联的光刻胶层具有比所述图案化光刻胶层更高的玻璃化转变温度。

4.根据权利要求1所述的方法，所述方法为以下项的任一者所述的方法：

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述光刻胶材料层包括一种或多种交联剂，所述交联剂配置为降低所述光刻胶材料层的交联温度和/或降低所述光刻胶材料层的蚀刻速率；在这种情况下，任选以下项的任一者：i)其中，所述一种或多种交联剂包括：杂环化合物或芳族化合物；以及

6.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括以下项的至少一者：

7.根据权利要求1所述的方法，其中，蚀刻所述图案化光刻胶层和所述基板包括相对于所述基板的表面的法线方向、以大于10°的倾斜角度蚀刻所述图案化光刻胶层和所述基板。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述升高的温度大于100℃且低于250℃。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述经交联的光刻胶层的特征在于所述蚀刻后的表面粗糙度小于100nm。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，

11.一种灰色调光刻胶，所述灰色调光刻胶包括：

12.根据权利要求11所述的灰色调光刻胶，所述灰色调光刻胶为以下项的任一者所述的灰色调光刻胶：

13.根据权利要求11所述的灰色调光刻胶，其中，所述一种或多种交联剂构成所述灰色调光刻胶的0.1wt％至20wt％。

14.根据权利要求11所述的灰色调光刻胶，所述灰色调光刻胶为以下项的任一者所述的灰色调光刻胶：

15.根据权利要求11所述的灰色调光刻胶，其中，所述升高的温度大于100℃且低于250℃。

技术总结本文的公开涉及用于制造具有均匀或非均匀光栅深度的直的或倾斜的表面浮雕光栅的技术。根据某些实施方案，灰色调光刻胶包括酚醛清漆树脂、重氮萘醌(DNQ)溶解抑制剂以及一种或多种交联剂，该交联剂用于在升高的温度下使该酚醛清漆树脂交联、以提高灰色调光刻胶的玻璃化转变温度和/或降低该灰色调光刻胶的蚀刻速率。在灰色调光曝光和显影后，将灰色调光刻胶在升高的温度下烘烤以进行交联。交联的灰色调光刻胶具有更高的密度和更高的玻璃化转变温度，并且因此在蚀刻期间不会变得可流动而引起波纹或其他表面粗糙度。技术研发人员：费扎·杜达尔·阿利索伊,约书亚·安德鲁·凯茨,安吉特·沃拉,艾略特·弗兰克,张可人,约翰·斯波雷,张栩受保护的技术使用者：元平台技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11