[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

说明书

本发明涉及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，属于一种衍射光栅的制备技术领域，即在近场全息曝光时，通过在垂直于光栅矢量方向上的微位移抑制位相掩模初始的垂直于光栅矢量方向的次生干扰图形，降低制作光栅的杂散光水平、并提高光栅的占宽比均匀性。

技术领域

本发明属于一种衍射光栅的制备技术领域，具体涉及抑制位相掩模垂直光栅矢量方向次生干扰、降低杂散光水平的近场全息动态曝光方法，以制备高质量衍射光栅。

背景技术

衍射光栅作为一种重要的人工微纳米结构,已经广泛地用于强激光、同步辐射、空间光学等很多领域。在众多的衍射光栅制作方法中，利用基于位相掩模的近场全息光刻方法引起人们的日益关注。这种近场全息光刻方法产生光栅微纳米结构的基本原理是利用位相掩模衍射光之间的干涉产生光栅结构。与传统的全息光刻方法相比，具有光路简单、抗外界干扰能力强等特点。这种近场全息光刻与传统紫外光刻的过程类似，但是可以转移光栅图形的特征尺寸更小。位相掩模是实现这种近场全息光刻的关键，越来越多的位相掩模采用电子束光刻(Electron Beam Lithography,EBL)方法制作。一方面，随着EBL技术的发展，采用亚孔径拼接曝光方法可以实现高效、大面积的EBL图形；另一方面，这种亚孔径拼接方法不可避免地存在拼接误差，导致次生低频周期图形的产生。虽然，在EBL过程中已经有一些策略可以在一定程度上抑制这种EBL拼接误差。但是，探索其它抑制EBL位相掩模拼接误差的方法、降低EBL制作高质量位相掩模的难度，对于高线密度EBL掩模的广泛应用仍然十分有意义。

为了抑制全息光栅的杂散光水平，清华大学马冬晗等在没有位相掩模的常规全息曝光系统中利用相位调制器调节在平行于光栅矢量方向(即垂直光栅栅线的方向)扫描曝光减小杂散光，而且这种方法主要抑制常规全息曝光系统随机噪声引起的光栅杂散光[专利：马冬晗，曾理江，一种宽光束扫描曝光方法，授权公告号CN 104570620 B]。针对基于位相掩模的近场全息方法，法国研究人员利用扫描曝光方法制作大面积光栅[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)]，但并未比较研究近场全息方法制作出光刻胶光栅及其位相掩模之间的杂散光水平。综上所述，目前拟通过改变近场全息曝光方式抑制位相掩模次生周期结构的方法还未见报道。

发明内容

本发明技术解决问题：克服现有技术存在的问题，提供一种抑制位相掩模垂直光栅矢量方向次生周期结构干扰的近场全息动态曝光方法，即在近场全息过程中，通过在垂直于光栅矢量方向上的微位移抑制位相掩模初始的垂直光栅矢量方向的次生干扰图形，降低制作光栅的杂散光水平、并提高光栅的占宽比均匀性。

本发明的技术解决方案是：一种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，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、熔石英位相掩模(分为参考光栅1和目标光栅上、下两部分)、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。