[发明专利]超光学器件以及制造超表面的方法

说明书

提供一种超光学器件以及制造超表面的方法。超光学器件包括基板和纳米结构，其中该纳米结构包括在直径和周期中的至少一个方面不同的第一部分和第二部分，其中第二部分的蚀刻深度与第一部分的蚀刻深度的比率为约0.9至约1.1，并且该纳米结构包括硫、氟和碳氟化合物中的至少一种。

技术领域

一些示例实施方式涉及超光学器件、制造超表面的方法和/或包括超表面的光学器件。

背景技术

最近，为了制造克服或至少部分地克服关于衍射的物理限制的光学器件，已经制造包括具有尺寸小于光波长的绝缘结构的超表面的器件。为了制造超表面器件，需要或期望使用在对应的光波长具有高折射率和低吸收率的材料。已经主要使用在约1550nm的红外波长带中具有约3.5或更大的折射率和约1×10^-5或更小的消光系数的硅(Si)制备超表面。然而，由于Si在可见光区域(其具有比红外线更短的波长)具有大的光吸收(或大的消光系数)，所以传输效率极大地降低，因此，可能难以在可见光区域中将Si应用于光学器件。

二氧化硅(SiO₂)基板可以用作在可见光区域中制造超表面的材料；然而，SiO₂在可见光区域中具有约1.45的相对低的折射率。为了增大穿过在超表面上的纳米图案的透射相移(transmission phase shift)的差异，必须形成具有大的高宽比的纳米结构。然而，材料的折射率越低，需要或期望的高宽比就越大。在具有约1.45的折射率的SiO₂的情况下，存在需要具有约2μm或更大的高度的高的高宽比结构的缺点。

替代地或另外地，当制造超表面时，可能出现蚀刻深度随蚀刻区域变化的现象，即高宽比相关蚀刻(ARDE)，因此，需要消除这样的现象的方法。

发明内容

提供了超光学器件，每个超光学器件具有纳米结构，其中蚀刻深度基本上均匀而与蚀刻区域无关，和/或根据蚀刻区域的蚀刻深度的差异小。

替代地或另外地，提供了制造超表面的方法，该方法使用氟基混合气体形成纳米结构，其中蚀刻深度基本上均匀而与蚀刻区域无关，和/或根据蚀刻区域的蚀刻深度的差异相对小。

替代地或另外地，提供了制造超表面的方法，该方法形成纳米结构，该纳米结构包括在基板和图案层之间的蚀刻停止层，并且其中纳米结构的蚀刻深度基本上均匀和/或蚀刻深度差异相对小。

另外的方面将部分地在以下描述中阐述，部分地将从该描述变得明显，和/或可以通过实践本公开的各种示例实施方式中的一个或更多个而获知。

根据一些示例实施方式，一种超光学器件包括基板和布置在基板上的纳米结构，纳米结构为包括柱阵列或限定孔阵列中的至少之一。该纳米结构包括第一部分和第二部分，具有第一直径并以第一周期或节距相邻的多个第一柱布置在第一部分中，第二部分在直径和周期中的至少一个上不同于第一部分，第二部分是其中布置具有第二直径并以第二周期或节距相邻的多个第二柱的部分。第二部分的蚀刻深度与第一部分的蚀刻深度的比率为约0.9至约1.1，并且硫(S)、氟(F)和碳氟化合物(CF_x)中的至少一种为在纳米结构的表面上或内部中的至少之一。

以下的至少之一：位于纳米结构的表面上或内部中的至少之一的一个截面的S含量可以为约0.1at％至约5at％，位于纳米结构的表面上或内部中的至少之一的一个截面的F含量为约1at％至约50at％，或者位于纳米结构的表面上或内部中的至少之一的一个截面的CF_X含量为约1at％至约50at％。

超光学器件可以具有约1mm或更小的厚度。

纳米结构的周期或节距可以为约150nm至约500nm，纳米结构中的所述多个第一柱和所述多个第二柱之一的截面的宽度可以为约50nm至约350nm，纳米结构中的所述多个第一柱和所述多个第二柱之一的高度可以为约200nm至约2000nm，纳米结构中的所述多个第一柱和所述多个第二柱之一的高宽比可以为约5:1或更大。