一种大尺寸衍射光栅的制作方法及曝光装置的制造方法_2

文档序号:9686388阅读:来源:国知局
二傅立叶变化透镜或透镜组之间,调制后曝光光斑中的条纹位置时,将该消零级位相光栅沿着垂直于栅线方向进行平移,实现曝光光斑中条纹位置的调整。
[0018]优选的,所述的曝光过程可以采用光斑平铺重复曝光方法制作,该多重平铺曝光方法为:
[0019]根据目标光斑的尺寸,按照多重平铺曝光的重迭次数确定实际光斑尺寸,
[0020]将该实际光斑在横向和纵向上进行nXn次重迭曝光,重迭区域构成目标光斑,其中η为自然数。
[0021 ]优选的,所述实际光斑尺寸等于η倍的目标光斑尺寸。
[0022]优选的,所述曝光是在光刻胶上进行,在前光斑曝光后,在所述光刻胶上形成干涉条纹的潜潜像,实时检测该前光斑中形成的潜潜像,并与后光斑中的条纹位置进行比较,根据该比较结果,调整在后光斑中的条纹位置,使其与在前光斑形成的潜潜像中的条纹对准。
[0023]优选的,实施该实时检测前光斑中潜像步骤时,采用一包括CCD的检测模块进行,所述检测模块,通过一半透半反镜设置在与消零级位相光栅视场光阑、记录面的相互共轭面上。
[0024]优选的,实时检测在前光斑形成的潜像步骤时,首先标定消零级位相光栅的平移量与曝光时CCD面上的返回的干涉条纹放大像位置的对应关系,并预存在一中央处理器中,前一次曝光后,在光刻胶内形成干涉条纹的潜像,平移记录面,同时用检测照明光同轴照射光刻胶干板,光刻胶内的干涉条纹潜像产生的两束衍射光,经第二缩微光路返回到CCD成像面上,CCD实时检测到放大的干涉条纹潜像位置信号,并反馈到所述中央处理器中,与预存的位置信号进行比较,当两者的误差超过容差时,就将误差信号转成消零级位相光栅平移的驱动信号,对消零级位相光栅的平移量实时校正。
[0025]优选的,所述容差不超过曝光光斑中光栅周期的1/8。
[0026]根据本发明另一目的提出的一种实施如上所述的大尺寸衍射光栅制作方法的曝光装置,该曝光装置的主光路上包括扩束光源模块、第一级缩微模块、第二级缩微模块和消零级位相光栅,其中第一级缩微模块包括第一傅立叶变化透镜或透镜组与第二傅立叶变化透镜或透镜组,消零级位相光栅设置在该第一级缩微模块的第一傅立叶变化透镜或透镜组与第二傅立叶变化透镜或透镜组之间,该消零级位相光栅上连接有能够驱动它在光栅所处平面内移动的驱动装置。
[0027]优选的,所述扩束光源模块包括激光光源、扩束准直系统和空间光调制器。
[0028]优选的,在所述第二缩微模块的输入面上,通过一半透半反镜在与视场光阑、记录面相互共轭面上设有一个包括C⑶的检测模块。
[0029]与现有技术相比,本发明的进步之处在于:
[0030]I)本发明通过两级缩微投影光学系统和消除零级光的位相光栅将两路干涉光路设置在透镜系统所占据的稳定空间内,极大的排除了环境干扰,增强了系统稳定性。
[0031]2)通过光斑尺寸、位相光栅与扫描方向的夹角匹配和位相光栅的位置平移,实现了衍射光栅的干涉条纹的精确和高效对准。
[0032]3)通过多次重迭平铺曝光,消除了光斑高斯分布和拼缝,提升了干涉条纹占空比的均匀性。
[0033]4)通过共焦CCD系统对干涉条纹潜像位置的实时检测,为位相光栅的平移提供精确的位置驱动信号,实时校正了干涉条纹曝光的对准误差,提升了衍射光栅的均匀性和拼接对准。
[0034]5)通过纳秒级别的脉冲紫外波长的光斑平铺曝光,实现了衍射光栅制备的高效率和可靠性
[0035]该方法为大尺寸衍射光栅尤其是米级衍射光栅的制备,提供了极为有效的系统方法和技术。大尺寸衍射光栅的制备,不再依赖大面积隔振平台、长相干长度和高功率激光光源以及干涉条纹锁定技术,对高品质衍射光学元件制备具有重大价值。
[0036]同时,通过位相光栅在轴向方向的平移可以实现连续变周期的衍射光栅的制备。
【附图说明】
[0037]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0038]图1是双光束干涉曝光的示意图,
[0039]图2是现有技术中采用拼接工艺形成的干涉条纹错位示意图,
[0040]图3是现有技术中通过平台整体平移进行条纹对位的效果示意图,
[0041]图4是本发明用于实现小光斑干涉曝光扫面拼接技术的曝光装置,
[0042]图5是采用本发明的方法拼接得到的干涉条纹对位效果示意图,
[0043]图6是本发明中重迭曝光形成的效果示意图。
【具体实施方式】
[0044]正如【背景技术】中所述,现有的大尺寸衍射光栅制作工艺的主要难点在于,在进行小尺寸光斑的拼接过程中,由于无可避免的工艺误差,使得上下两幅光斑图形拼接出现条纹的错位,当条纹之间的错位达到或超过1/8光栅周期时,将导致整个大尺寸衍射光栅出现工作异常,在高精密光学应用领域,往往会形成无法挽回的损失。
[0045]因此,本发明针对该条纹错位问题,提出了一种基于两级缩微模块和消零级位相光栅,通过消零级位相光栅形成的曝光光斑本身会受到消零级位相光栅的调制,利用这一特性可以实现仅对光斑内部的干涉条纹进行移动而不用移动光斑位置,就可以使上下两个光斑之间的条纹形成对准,从而克服现有的技术难题,达到用小光斑干涉曝光扫描拼接,来实现大尺寸衍射光栅制备的工艺方法。具体地,该第一级缩微模块为4F成像系统,第二级缩微模块为双远心缩微投影成像系统,第二级缩微模块具有比第一级缩微模块更大的缩微倍数,且该第一缩微模块的成像面构成该第二级缩微模块的输入面,其中第一级缩微模块包括第一傅立叶变化透镜或透镜组与第二傅立叶变化透镜或透镜组,该消零级位相光栅设置于该第一傅立叶变化透镜或透镜组与第二傅立叶变化透镜或透镜组之间,调制后曝光光斑中的条纹位置时,在该消零级位相光栅所处平面内,将该消零级位相光栅沿着垂直于栅线方向进行平移,实现改变光斑中条纹位置。
[0046]下面将结合附图对本申请的技术方案做详细说明。
[0047]请参见图4,图4是本发明用于实现小光斑干涉曝光扫面拼接技术的曝光装置。该曝光装置的主光路上包括扩束光源模块10、第一级缩微模块20、第二级缩微模块40和消零级位相光栅301,其中扩束光源模块1包括激光光源101、扩束准直系统102和空间光调制器103;第一级缩微模块20包括第一傅立叶变化透镜或透镜组201与第二傅立叶变化透镜或透镜组202,消零级位相光栅301设置在该第一级缩微模块包括第一傅立叶变化透镜或透镜组201与第二傅立叶变化透镜或透镜组202之间,该消零级位相光栅301上连接有能够驱动它在光栅所处平面内移动的驱动装置。第二缩微模块40为双远心缩微投影成像系统,包括镜筒透镜或镜筒透镜组401 (tubelens),缩微物镜402,在该第二缩微模块40的输入面或者该第
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