[發明專利]光柵基板表面光刻膠涂層在線掃描曝光預處理裝置及方法

有效

• 申請號: 202110184852.0
• 申請日: 2021-02-10
• 公開（公告）號: CN112764327B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 曹紅超;晉云霞;邵建達;孔釩宇;張益彬;王勇祿;汪瑞;王云坤
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

一種雙光束干涉曝光系統中光柵基板表面光刻膠涂層在線掃描曝光預處理裝置，包括：連續紫外激光光源，用于對光柵基板表面光刻膠涂層進行曝光；雙光束干涉曝光系統；干涉場掃描測量系統，用于對干涉曝光場的強度分布進行二維掃描測量；掃描曝光預處理系統，將來自連續紫外激光光源的激光光束調制為具有一定空間強度分布和一定寬度的線激光束，并輻照在待處理光柵基板涂覆光刻膠的光刻膠面上。通過控制空間光調制器輸出強度分布和一維位移臺掃描速度實現光刻膠納米涂層不同位置、不同曝光劑量的預處理。本發明解決了雙光束干涉曝光技術制備衍射光柵中因干涉光束強度分布不均勻導致的光柵掩膜不均勻性的技術難關。

技術領域

本發明涉及雙光束干涉曝光制備衍射光柵領域，具體是針對光柵制備流程中光刻膠光柵掩膜制備工藝中的光刻膠掃描曝光預處理。

背景技術

衍射光柵是拍瓦超強超短激光裝置、高能光譜合束激光武器、高端光譜儀以及高精度位移測量工件臺等系統的核心元件，其制備流程十分復雜，主要包括光柵基板加工、光柵基板表面光刻膠涂覆、干涉曝光/顯影、刻蝕及鍍膜復形等過程。在上述光柵制備流程中，通過對光柵基板表面光刻膠進行曝光顯影，制備出光刻膠光柵掩膜是整個衍射光柵研制過程中的關鍵一環。目前，光刻膠光柵掩膜的制備技術主要包括雙光束靜態干涉曝光技術和細光束動態掃描干涉曝光(Scanning Beam Interference Lithography,SBIL)技術。其中，雙光束靜態干涉曝光技術具有曝光系統簡單、一次曝光光柵面積大以及光柵質量好等優點，因此是當前衍射光柵元件的主流制備技術。然而，由于曝光系統中使用的激光器輸出光束強度為高斯分布，導致雙光束干涉曝光場強度分布不均勻，這嚴重影響了光刻膠光柵掩膜的均勻性，并最終影響光柵衍射效率、光譜帶寬等性能的均勻性。

為了解決這一難題，目前主要是通過提高曝光系統的放大倍率，并用光闌截取高斯光場中心區域相對均勻的部分來提高光刻膠光柵掩膜均勻性。但是，該技術方案帶來的問題是曝光系統能量利用率極低，導致曝光時間急劇增加，進一步加劇了曝光過程中溫度/濕度波動、氣流擾動以及曝光平臺震動等環境因素對光柵質量的不利影響，使得光柵制造效率和成品率大大降低。另外，基于微透鏡陣列、非球面透鏡組等元件的光束勻化技術也因存在衍射/干涉噪聲、均勻光束傳輸距離有限等缺點很難在大口徑干涉曝光技術中采用。因此，研究解決雙光束干涉曝光技術制備衍射光柵過程中，因曝光不均勻導致光刻膠光柵掩膜不均勻性問題，是高質量衍射光柵掩膜，特別是米量級大尺寸光刻膠光柵掩膜研制過程中需要解決的關鍵技術問題。

發明內容

本發明的目的是克服上述現有技術的不足，提供一種對光柵基板表面涂覆的光刻膠進行在線掃描曝光預處理裝置及方法，結合雙光束干涉曝光系統的光場強度分布及光刻膠的非線性特性，通過對光柵基板表面不同位置的光刻膠進行預曝光補償處理，提高利用雙光束干涉曝光技術制備光柵過程中的光柵掩膜均勻性。

本發明的技術解決方案如下：

一種雙光束干涉曝光系統中光柵基板表面光刻膠涂層在線掃描曝光預處理裝置，其特點在于，包括：

連續紫外激光光源，用于對光柵基板表面光刻膠涂層進行曝光；

雙光束干涉曝光系統，將來自連續紫外激光光源的激光光束分為兩束平行且強度分布相同的雙光束，并使雙光束匯聚后形成干涉曝光場；

干涉場掃描測量系統，用于對干涉曝光場的強度分布進行二維掃描測量；

掃描曝光預處理系統，將來自連續紫外激光光源的激光光束調制為具有一定空間強度分布和一定寬度的線激光束，并輻照在待處理光柵基板涂覆光刻膠的光刻膠面上。

所述的掃描曝光預處理系統包括空間光調制器、激光線發生器和供待處理光柵基板放置的一維平移載物臺，入射光依次經空間光調制器和激光線發生器后入射至待處理光柵基板；該入射光可以采用與雙光束干涉曝光系統相同的連續紫外激光光源或是獨立的連續紫外激光光源。