[發明專利]抑制垂直光柵矢量方向次生干擾的近場全息動態曝光方法

有效

• 申請號: 201710407545.8
• 申請日: 2017-06-02
• 公開（公告）號: CN107272098B
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發明（設計）人: 劉穎;林達奎;陳火耀;劉正坤;邱克強;徐向東;洪義麟;付紹軍
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G02B5/18
• 分類號: G02B5/18
• 代理公司: 11251 北京科迪生專利代理有限責任公司
• 代理人: 楊學明;顧煒

本發明涉及抑制位相掩模垂直光柵矢量方向次生干擾的近場全息動態曝光方法，屬于一種衍射光柵的制備技術領域，即在近場全息曝光時，通過在垂直于光柵矢量方向上的微位移抑制位相掩模初始的垂直于光柵矢量方向的次生干擾圖形，降低制作光柵的雜散光水平、并提高光柵的占寬比均勻性。

技術領域

本發明屬于一種衍射光柵的制備技術領域，具體涉及抑制位相掩模垂直光柵矢量方向次生干擾、降低雜散光水平的近場全息動態曝光方法，以制備高質量衍射光柵。

背景技術

衍射光柵作為一種重要的人工微納米結構,已經廣泛地用于強激光、同步輻射、空間光學等很多領域。在眾多的衍射光柵制作方法中，利用基于位相掩模的近場全息光刻方法引起人們的日益關注。這種近場全息光刻方法產生光柵微納米結構的基本原理是利用位相掩模衍射光之間的干涉產生光柵結構。與傳統的全息光刻方法相比，具有光路簡單、抗外界干擾能力強等特點。這種近場全息光刻與傳統紫外光刻的過程類似，但是可以轉移光柵圖形的特征尺寸更小。位相掩模是實現這種近場全息光刻的關鍵，越來越多的位相掩模采用電子束光刻(Electron Beam Lithography,EBL)方法制作。一方面，隨著EBL技術的發展，采用亞孔徑拼接曝光方法可以實現高效、大面積的EBL圖形；另一方面，這種亞孔徑拼接方法不可避免地存在拼接誤差，導致次生低頻周期圖形的產生。雖然，在EBL過程中已經有一些策略可以在一定程度上抑制這種EBL拼接誤差。但是，探索其它抑制EBL位相掩模拼接誤差的方法、降低EBL制作高質量位相掩模的難度，對于高線密度EBL掩模的廣泛應用仍然十分有意義。

為了抑制全息光柵的雜散光水平，清華大學馬冬晗等在沒有位相掩模的常規全息曝光系統中利用相位調制器調節在平行于光柵矢量方向(即垂直光柵柵線的方向)掃描曝光減小雜散光，而且這種方法主要抑制常規全息曝光系統隨機噪聲引起的光柵雜散光[專利：馬冬晗，曾理江，一種寬光束掃描曝光方法，授權公告號CN 104570620 B]。針對基于位相掩模的近場全息方法，法國研究人員利用掃描曝光方法制作大面積光柵[文章：Valentin Gaté,Gerard Bernaud,Colette Veillas,Anthony Cazier,Francis Vocanson,Yves Jourlin,Fast dynamic interferometric lithography for largesubmicrometric period diffraction gratings production,Optical Engineering 52(9),091712 (2013)]，但并未比較研究近場全息方法制作出光刻膠光柵及其位相掩模之間的雜散光水平。綜上所述，目前擬通過改變近場全息曝光方式抑制位相掩模次生周期結構的方法還未見報道。

發明內容

本發明技術解決問題：克服現有技術存在的問題，提供一種抑制位相掩模垂直光柵矢量方向次生周期結構干擾的近場全息動態曝光方法，即在近場全息過程中，通過在垂直于光柵矢量方向上的微位移抑制位相掩模初始的垂直光柵矢量方向的次生干擾圖形，降低制作光柵的雜散光水平、并提高光柵的占寬比均勻性。

本發明的技術解決方案是：一種抑制位相掩模垂直光柵矢量方向次生干擾的近場全息動態曝光方法，步驟如下：

(1)建立近場全息曝光系統，所述全息曝光系統包括紫外波段激光器、針孔濾波器、準直透鏡、光闌、熔石英位相掩模(分為參考光柵1和目標光柵上、下兩部分)、涂布光刻膠的光柵基底，簡稱光柵基底、參考光柵2、樣品臺、壓電慣性驅動器及接收屏；紫外波段激光器發出的光束依次經過針孔濾波器和準直透鏡后，形成平行光，平行光再經光闌照射到熔石英位相掩模上，其中一部分平行光經熔石英位相掩模的目標光柵后產生零級與負一級兩束衍射光，此零級與負一級兩束衍射光相互干涉形成的干涉圖形被記錄到光柵基底的光刻膠層，此部分用于產生光柵圖形；另一部分平行光則依次經過熔石英位相掩模的參考光柵1和參考光柵2后，在接收屏上形成莫爾條紋，通過監測莫爾條紋的變化情況控制樣品臺的平移方向。