[发明专利]抑制垂直光栅矢量方向次生干扰的近场全息动态曝光方法

权利要求书

1.抑制位相掩模垂直光栅矢量方向次生干扰的近场全息动态曝光方法，其特征在于，步骤如下：

(1)建立近场全息曝光系统，所述全息曝光系统包括紫外波段激光器、针孔滤波器、准直透镜、光阑、包含参考光栅1和目标光栅上、下两部分的熔石英位相掩模、涂布光刻胶的光栅基底，简称光栅基底、参考光栅2、样品台、压电惯性驱动器及接收屏；紫外波段激光器发出的光束依次经过针孔滤波器和准直透镜后，形成平行光，平行光再经光阑照射到熔石英位相掩模上，其中一部分平行光经熔石英位相掩模的目标光栅后产生零级与负一级两束衍射光，此零级与负一级两束衍射光相互干涉形成的干涉图形被记录到光栅基底的光刻胶层，此部分用于产生光栅图形；另一部分平行光则依次经过熔石英位相掩模的参考光栅1和参考光栅2后，在接收屏上形成莫尔条纹，通过监测莫尔条纹的变化情况控制样品台的平移方向；

(2)入射光束的主光轴方向为Y方向，垂直于入射光束主轴的平面为XOZ面，调整熔石英位相掩模与入射光的角度，使入射光以入射角i，即负一级自准直角入射到熔石英位相掩模上，其中，沿着熔石英位相掩模的栅线方向、即Z轴方向将位相掩模分为上、下两部分：偏上至少五分之一部分作为参考光栅1(RG1)，其余部分记为目标光栅；

(3)利用常规的近场全息光刻-离子束刻蚀方法制作出与参考光栅1相同的熔石英光栅，记为参考光栅2，将参考光栅2与待近场全息曝光的光栅基底安置在同一个样品台上，样品台安装在压电惯性驱动器上，通过压电惯性驱动器来控制样品台沿Z轴方向上下移动；

(4)通过调整样品台位置来调整参考光栅2与参考光栅1的相对位置，使参考光栅2的栅线方向与参考光栅1的栅线方向平行；

(5)参考光栅1产生的零级RB₀与负一级RB_-1衍射光束照射到参考光栅2上，RB₀经过参考光栅2后又产生一组衍射光：记为零级RB_0,0和负一级RB_0,-1，RB_-1经过参考光栅2后也产生一组衍射光：记为零级RB_-1,0和负一级RB_-1,-1，调整参考光栅1和参考光栅2的相对位置使两者的栅线彼此平行时，则RB_0,0与RB_-1,-1同方向，RB_0,-1与RB_-1,0同方向，将光束RB_0,0与RB_-1,-1、以及光束RB_0,-1与RB_-1,0分别投影到接收屏，在接收屏上分别形成两个莫尔条纹区域；

(6)启动样品台的压电惯性驱动器，在样品台平移过程中观察莫尔条纹是否移动，若莫尔条纹移动则进行步骤(7)-(8)；若莫尔条纹静止则跳过步骤(7)-(8)，进行步骤(9)；

(7)调整样品台的移动方向，使得样品台移动过程中步骤(5)中观察到的莫尔条纹趋于稳定、莫尔条纹的周期尽可能大；

(8)重复步骤(4)-步骤(7)，直至样品台沿着Z轴过程中，莫尔条纹趋于静止；

(9)启动压电惯性驱动器，让涂布光刻胶的光栅基底及参考光栅2沿着Z轴移动，开始曝光，曝光时间为T，结束曝光后取下涂布光刻胶的光栅基底，显影后得到具有浮雕结构的光刻胶光栅。

2.根据权利要求1所述的抑制位相掩模垂直光栅矢量方向次生干扰的近场全息动态曝光方法，其特征在于：所述紫外波段激光器为波长为413.1nm的Ar+激光器、或波长为441.6nm的He-Cd激光器。

3.根据权利要求1所述的抑制位相掩模垂直光栅矢量方向次生干扰的近场全息动态曝光方法，其特征在于：在近场全息曝光中，光栅基底在压电惯性驱动器的控制下沿着垂直于光栅矢量方向，即平行于光栅栅线的方向，匀速移动。

4.根据权利要求1所述的抑制位相掩模垂直光栅矢量方向次生干扰的近场全息动态曝光方法，其特征在于：所述曝光时间为T为2.5min-3.5min。