[發(fā)明專利]一種全息光柵掃描光刻曝光量監(jiān)測(cè)及控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010640565.1
• 申請(qǐng)日: 2020-07-06
• 公開（公告）號(hào): CN111708257B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋瑩;張劉;劉玉娟;朱楊;王文華;范國(guó)偉;章家保;張帆
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): G03F7/20
• 分類號(hào): G03F7/20
• 代理公司: 北京中理通專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11633
• 代理人: 劉慧宇

一種全息光柵掃描光刻曝光量監(jiān)測(cè)及控制方法，涉及全息光柵制作技術(shù)領(lǐng)域，解決現(xiàn)有全息光柵掃描光刻技術(shù)存在曝光時(shí)間長(zhǎng)，制作效率低，以及采用靜態(tài)曝光監(jiān)測(cè)方法無法滿足使用要求等問題，本發(fā)明無需在曝光前進(jìn)行大量樣片的制作和測(cè)試。在一次全息光柵正式曝光前，進(jìn)行用于監(jiān)測(cè)曝光量的預(yù)曝光，并對(duì)掃描運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行優(yōu)化選擇。在掃描運(yùn)動(dòng)速度確定后，直接進(jìn)入全息光柵的正式曝光。曝光量監(jiān)測(cè)控制及后續(xù)光刻過程可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，使光柵制作效率提高，同時(shí)根據(jù)不同光柵基底上光刻膠涂層參數(shù)變化調(diào)整曝光量，有效保證了曝光量工藝參數(shù)可控性，對(duì)提升全息光柵掃描光刻制造工藝水平，提高光柵制造效率，保證大面積全息光柵制作成功率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及全息光柵制作技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種全息光柵掃描光刻曝光量監(jiān)測(cè)及控制方法。

背景技術(shù)

全息光柵掃描光刻是制作大面積全息光柵的重要方法，包含大量光電控制元件的干涉光學(xué)系統(tǒng)形成小尺寸的干涉圖樣，由工作臺(tái)承載光柵基底或干涉光學(xué)系統(tǒng)，使干涉圖樣與光柵基底產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，利用步進(jìn)掃描拼接的方式將干涉條紋記錄在光柵基底涂覆的光刻膠中，直至完成整塊光柵基底有效面積的曝光。全息光柵掃描光刻方法在制作大面積全息光柵時(shí)，曝光系統(tǒng)無需大口徑的準(zhǔn)直透鏡或大面積的洛埃鏡，避免了光學(xué)材料獲取、光學(xué)精密加工等方面的難點(diǎn)，且干涉場(chǎng)相位線性度高，光柵尺寸僅受限于工作臺(tái)行程，在制作大面積特別是米級(jí)尺度光柵時(shí)，具有巨大的優(yōu)勢(shì)。

曝光量是全息光柵制造工藝中需要控制的重要工藝參數(shù)之一，曝光量由干涉圖樣的強(qiáng)度和曝光時(shí)間決定。在傳統(tǒng)靜態(tài)全息光柵曝光中，在曝光時(shí)間內(nèi)一次性完成光柵有效面積內(nèi)全部干涉條紋的記錄，為實(shí)現(xiàn)曝光量控制，可通過制作和測(cè)試大量樣片，摸索經(jīng)驗(yàn)值用于后續(xù)的曝光。也可利用專利號(hào)分別為：03121147.X、200810187608.4以及200810187630.9中給出的裝置和方法，進(jìn)行曝光量的在線監(jiān)測(cè)。由潛像光柵衍射光強(qiáng)隨曝光時(shí)間的變化規(guī)律，選定截止曝光點(diǎn)，并在監(jiān)測(cè)曲線變化到該點(diǎn)處終止曝光，完成曝光量的監(jiān)測(cè)及控制。

但現(xiàn)有方法不適宜全息光柵掃描光刻曝光量監(jiān)測(cè)及控制。首先，掃描光刻方法曝光時(shí)間較長(zhǎng)，利用樣片摸索經(jīng)驗(yàn)的方法，制作效率低，且由于工藝條件的變化，摸索的經(jīng)驗(yàn)值并不可靠。其次，已有的曝光監(jiān)測(cè)方法是靜態(tài)方法，監(jiān)測(cè)某點(diǎn)處潛像光柵的特性變化，通過調(diào)整曝光時(shí)間控制曝光量。而掃描光刻過程中干涉圖樣與光柵基底的相對(duì)位置是動(dòng)態(tài)變化的，曝光量由掃描運(yùn)動(dòng)速度決定，已有裝置和方法無法滿足應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決現(xiàn)有全息光柵掃描光刻技術(shù)存在曝光時(shí)間長(zhǎng)，制作效率低，以及采用靜態(tài)曝光監(jiān)測(cè)方法無法滿足使用要求等問題，提供一種全息光柵掃描光刻曝光量監(jiān)測(cè)及控制方法，利用該方法可進(jìn)行全息光柵掃描光刻系統(tǒng)曝光量的監(jiān)測(cè)，并通過確定工作臺(tái)掃描運(yùn)動(dòng)速度實(shí)現(xiàn)曝光量的優(yōu)化控制。

一種全息光柵掃描光刻曝光量監(jiān)測(cè)及控制方法，包括配備一套全息光柵掃描光刻系統(tǒng)和裝調(diào)后的全息光柵掃描光刻曝光量監(jiān)測(cè)裝置；所述全息光柵掃描光刻系統(tǒng)用于全息光柵掃描拼接曝光，裝調(diào)后的全息光柵掃描光刻曝光量監(jiān)測(cè)裝置用于對(duì)曝光量監(jiān)測(cè)；該方法由以下步驟實(shí)現(xiàn)：

步驟一、全息光柵掃描光刻系統(tǒng)中的光源激光經(jīng)過干涉光學(xué)系統(tǒng)后產(chǎn)生第一相干光束和第二相干光束，所述第一相干光束與第二相干光束在光柵基底的高度處完全重疊，形成干涉圖樣；

裝調(diào)后的全息光柵掃描光刻曝光量監(jiān)測(cè)裝置的電控光閘打開后，監(jiān)測(cè)光源出射監(jiān)測(cè)激光，所述監(jiān)測(cè)激光在光柵基底的高度處形成監(jiān)測(cè)光斑；所述監(jiān)測(cè)光斑中心與干涉圖樣中心具有相同的X方向坐標(biāo)，監(jiān)測(cè)光斑與干涉圖樣沿Y軸方向不重疊；

調(diào)整二維運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)，使干涉圖樣位于曝光初始位置；所述干涉圖樣及監(jiān)測(cè)光斑均位于光柵基底有效范圍外，關(guān)閉電控光閘；

步驟二、采用裝調(diào)后的全息光柵掃描光刻曝光量監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行曝光量監(jiān)測(cè)的預(yù)曝光，確定所述全息光柵掃描光刻系統(tǒng)在光刻過程中二維運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)掃描運(yùn)動(dòng)速度；具體過程為：