專利名稱：一種制作全息雙閃耀光柵的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種衍射光學元件的制備方法，具體涉及一種全息雙閃耀光柵的制備
方法。
背景技術：
光柵是一種應用非常廣泛而重要的高分辨率的色散光學元件，在現(xiàn)代光學儀器中 占有相當重要的地位。 眾所周知，單個柵縫衍射主極大方向實際上既是光線的幾何光學傳播方向，也是 整個多縫光柵的零級方向，它集中著光能，而又不能把各種波長分開，而實際應用中則偏重 于將盡可能多的光能集中在某一特定的級次上。為此需要將衍射光柵刻制成具有經過計算 確定的槽形，使單個柵槽衍射的主極大方向(或光線幾何光學傳播方向)與整個光柵預定 的衍射級次方向一致，這樣可使大部分光能量集中在預定的衍射級次上。從這個方向探測 時，光譜的強度最大，這種現(xiàn)象稱為閃耀(blaze)，這種光柵稱為閃耀光柵。閃耀使得光柵的 衍射效率得到極大的提高。 閃耀光柵雖然有著很多的優(yōu)點，但是在寬波段上，如從紫外到紅外波段都想獲得 較高的衍射效率，還是很困難，為此，出現(xiàn)了全息雙閃耀光柵產品，以實現(xiàn)寬波段內，均有較 高的，均勻的衍射效率。全息雙閃耀光柵由于具有寬波段的高效率優(yōu)勢，具有非常廣闊的市 場前景。 現(xiàn)有技術中，閃耀光柵的主要制作方法有以下幾類
A.機械刻劃 機械刻劃是用金剛石刻刀在金、鋁等基底材料上刻劃出光柵的方法，早期的閃耀
光柵大多用該方法制作。然而，機械刻劃光柵會產生鬼線，表面粗糙度及面形誤差大，嚴重
降低了衍射效率。 B.全息曝光顯影 通過全息曝光顯影在光刻膠上制作閃耀光柵的方法源于20世紀60-70年代。 Sheriden發(fā)明了駐波法，通過調整基片與曝光干涉場之間的角度，在光刻膠內形成傾斜的 潛像分布，顯影后就能得到具有一定傾角的三角形光柵。Schmahl等人提出了 Fourier合成 法，把三角槽形分解為一系列正弦槽形的疊加，依次采用基波條紋、一次諧波條紋等進行多 次曝光，經顯影即可獲得近似三角形的輪廓。然而，光刻膠閃耀光柵的槽形較差，閃耀角等 參數(shù)無法精確控制，因此一直沒有得到推廣。
C.全息離子束刻蝕 離子束刻蝕是一種應用十分廣泛的微細加工技術，它通過離子束對材料濺射作用 達到去除材料和成形的目的，具有分辨率高、定向性好等優(yōu)點。 全息離子束刻蝕閃耀光柵的一般制作工藝如附圖1所示。首先在石英玻璃基底表 面涂布光刻膠，經過全息曝光、顯影、定影等處理后，基底上形成表面浮雕光刻膠光柵掩模， 再以此為光柵掩膜，進行Ar離子束刻蝕。利用掩模對離子束的遮擋效果，使基底的不同位置先后被刻蝕，光刻膠光柵掩?？瘫M后就能在基底材料上得到三角形槽形。離子束刻蝕閃 耀光柵具有槽形好，閃耀角控制較精確，粗糙度低等優(yōu)點，在工程中得到了廣泛應用。
D.電子束直寫 這種方法本質上是一種二元光學方法，將光柵閃耀面用若干個臺階近似，電子束 以臺階寬度為步長進行掃描曝光，根據(jù)每個臺階高度選擇合適的曝光劑量，顯影后即可得 到階梯槽形。顯然，臺階劃分的越細，就越接近于理想的鋸齒形。 然而，由于電子束直寫是逐步掃描的，若要制作面積比較大的光柵，要花費很長的 時間和很高的成本，此外由于目前電子束一次直寫區(qū)域的尺寸通常不過幾毫米，大面積加 工時存在相鄰區(qū)域間的接縫誤差(Stitching error)，其對衍射效率的影響還需要評估。因 此該方法適合于為一些小型的原理性實驗提供光柵。 當制作全息雙閃耀光柵時，需要在相鄰的區(qū)域形成兩個不同閃耀角的光柵，并且 這兩個區(qū)域的光柵周期必須一致。 在上述方法中，機械刻劃法通過變換刻刀、電子束直寫法通過控制曝光的劑量，可 以相對容易地實現(xiàn)雙閃耀光柵結構。然而，正如前面所述，采用機械刻劃法制作閃耀光柵 時，會產生鬼線，表面粗糙度及面形誤差大，而采用電子束直寫法，制作時間長，成本高，不 適用于大面積加工。而對于全息離子束刻蝕法，由于閃耀角是依賴光柵掩模槽形的，故在實 現(xiàn)雙閃耀光柵結構時存在較大的困難。 因此，有必要尋求一種新的制備全息雙閃耀光柵的方法，解決上述問題。
發(fā)明內容
本發(fā)明目的是提供一種制作全息雙閃耀光柵的方法，以精確地實現(xiàn)閃耀角的控 制，提高其衍射效率。 為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是一種制作全息雙閃耀光柵的方法，所
述全息雙閃耀光柵的兩個閃耀角分別是A閃耀角和B閃耀角，雙閃耀光柵分為兩個區(qū)，對應
A閃耀角的為A光柵區(qū)，對應B閃耀角的為B光柵區(qū)，制作方法包括下列步驟 (1)在光柵基片上涂布光刻膠，光刻膠的厚度根據(jù)A閃耀角確定； (2)進行第一次干涉光刻，制作符合A閃耀角要求的光刻膠光柵掩模； (3)遮擋B光柵區(qū)，對于A光柵區(qū)的光柵掩模，通過傾斜Ar離子束掃描刻蝕，利用
光刻膠光柵掩模對離子束的遮擋效果，使基底材料的不同位置先后被刻蝕，形成三角形的
閃耀光柵槽形；之后清洗基片，保留下已刻蝕完的閃耀光柵槽形； 此時，由于另一半(B光柵區(qū))的光刻膠光柵掩模沒有被刻蝕，故經過清洗，仍然是 表面光滑的基片。
(4)在光柵基片上重新涂布光刻膠，光刻膠的厚度根據(jù)B閃耀角確定；
(5)將B光柵區(qū)進行遮擋，利用已制備完成的A光柵區(qū)，采用光學莫爾條紋法進行 莫爾條紋對準，使得兩次干涉光刻產生的光柵周期相一致，然后去除遮擋，進行第二次干涉 光刻，制作符合B閃耀角要求的光刻膠光柵掩模； (6)遮擋A光柵區(qū)，通過傾斜Ar離子束掃描刻蝕，將B光柵區(qū)刻蝕形成三角形的閃 耀光柵槽形； (7)清洗基片，得到全息雙閃耀光柵。
上述技術方案步驟(5)中，莫爾條紋對準的原理是利用莫爾條紋的性質，即如果 兩個光柵之一移動，則等差條紋發(fā)生移動，當相對移動一個條紋的間距時，等差條紋就移動 一個條紋間距。莫爾條紋的疏密(條紋間距d)與兩光柵之間的夾角e相對應，如附圖2 所示。
利用光學莫爾條紋來實現(xiàn)對準的過程如下
a.利用A閃耀角閃耀光柵作為參考光柵。 b.到第二次干涉曝光時，先把整塊基片裝到曝光支架上，把第二次需要曝光部分 用黑板進行遮擋，用原兩束干涉光對A光柵照明，此時可以觀察到參考光柵與記錄光場之 間形成的莫爾條紋，用CCD接收莫爾條紋的信息，根據(jù)零條紋產生時的兩種情況，當零條紋 最亮時，此時干涉光場是與第一次記錄時的干涉光場的位相差為零(即此時干涉光場條紋 與第一次干涉條紋重合或平移A);當零條紋最暗時，此時干涉光場是與第一次記錄時的 干涉光場的位相差為n 。利用位相控制系統(tǒng)調節(jié)干涉光路，控制莫爾條紋的位相，使參考光 柵再現(xiàn)的莫爾條紋信息為零條紋最亮。 c.將遮擋B光柵區(qū)的黑板撤掉，對B光柵區(qū)進行曝光，完成第二次干涉光刻。
在步驟(1)和(4)中光刻膠的厚度是與閃耀角相關的，在制作普通的閃耀光柵時， 也需要進行確定。 —般地，閃耀角e s與光刻膠光柵掩模的槽形和離子束入射角有關。這里給出矩
形光柵掩模時，閃耀角9s與槽形和離子束入射角的經驗公式，9s" a-3° 。 參見附圖3所示，由圖3中的光柵掩模參數(shù)和離子束入射角9 ，我們可以得到 妙== ^(90 — 6>) A -a 可見不同的閃耀角時，要求光刻膠光柵掩模參數(shù)也相應不同。當光柵周期A和占 寬比a/A —定時，要獲得不同的閃耀角，就需要改變光柵掩模的厚度d。本領域技術人員能 夠根據(jù)閃耀角確定光柵掩膜的厚度。 上述技術方案中，步驟(2)中通過干涉光刻所制作的光柵結構的周期(A)為 0. 45 3微米；占寬比為0. 25 0. 6。 步驟(5)中通過干涉光刻所制作的光柵結構的周期(A)為0.45 3微米；占寬 比為0. 25 0. 6。 步驟(3)和(6)中的Ar離子束掃描刻蝕的工藝參數(shù)工為，離子能量380 520eV，
離子束流70 110mA，加速電壓250 300V，工作壓強2. 0X10—2pa，刻蝕角度55。 80° 。 由于上述技術方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有下列優(yōu)點 1.本發(fā)明采用兩次干涉曝光、兩次離子束刻蝕法，實現(xiàn)了全息雙閃耀光柵的制作，
該方法充分利用了干涉光刻的高分辨率和離子束刻蝕的各向異性，相比已有的制作方法，
能夠精確地分別控制兩個閃耀角。 2.本發(fā)明利用光學莫爾條紋法進行莫爾條紋對準，保證了兩個不同閃耀角的光柵 區(qū)之間的光柵周期和取向的一致性。
圖1是采用全息離子束刻蝕制作閃耀光柵的工藝示意5
圖2是莫爾條紋與光柵間夾角關系的示意圖； 圖3是實施例一中光刻膠光柵掩模的槽形和離子束入射角的關系示意圖； 圖4是本發(fā)明實施例中采用的光學系統(tǒng)示意圖； 圖5是實施例二中光刻膠光柵掩模的槽形和離子束入射角的關系示意圖； 圖6是實施例三中光刻膠光柵掩模的槽形和離子束入射角的關系示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步描述 實施例一制作光柵周期為833納米，兩個閃耀角分別是10。和25°的全息雙閃 耀光柵的方法，采用兩次干涉曝光、兩次離子束刻蝕法實現(xiàn)，包括以下步驟(矩形光刻膠 光柵掩模) (1)在石英基片上涂布光刻膠，根據(jù)需要制作的雙閃耀光柵的要求，即光柵周期 (A)為833納米，兩個閃耀角分別是10。和25° 。根據(jù)閃耀角9s與槽形和離子束入射角 的經驗公式，9 s " a-3。。 采用矩形光刻膠光柵(參見附圖3)為例，首先制作IO。閃耀角(A閃耀角)光柵，
一般地，占寬比f = a/A = 0. 5，由公式&" = 7^— = ^(90 —0可得光柵掩模的槽深(d)
A — fl ，
是96納米。故這里涂布100納米厚的光刻膠。 (2)進行第一次干涉光刻，制作符合A閃耀角要求的光刻膠光柵掩模，即光柵掩模 的周期(A)為833納米；占寬比(f)約為0.5，槽深(d)約為96納米。
(3)對于整個光柵掩模的一半(A光柵區(qū))，通過傾斜Ar離子束掃描刻蝕，利用光 刻膠光柵掩模對離子束的遮擋效果，使基底材料的不同位置先后被刻蝕，以形成三角形的 閃耀光柵槽形；這里離子束傾斜角9 =90° -a =77° ，采用Ar離子束刻蝕，離子能量 450eV，離子束流100mA，加速電壓260V，工作壓強2. 0 X 10—2Pa ;刻蝕時間以光刻膠恰好刻完 為最佳。之后清洗基片，在A光柵區(qū)得到刻蝕完成的10°閃耀角閃耀光柵，基片的另一半 (即B光柵區(qū))由于沒有被刻蝕，故清洗后依然還是基片。 (4)根據(jù)另一個閃耀角(即B閃耀角)，依照步驟(1)中的方法，確定25度閃耀角 時，光柵掩模的槽深(d)是221納米。故這里涂布230納米厚的光刻膠。
(5)將B光柵區(qū)進行遮擋，利用已有的A光柵區(qū)，進行莫爾條紋對準，使得兩次干涉 曝光產生的光柵周期相一致，然后去除遮光，進行第二次干涉光刻(A光柵區(qū)可以不遮擋)， 制作符合B閃耀角要求的光刻膠光柵掩模。即光柵掩模的周期(A)為833納米；占寬比 (f)約為0. 5，槽深(d)約為221納米。 (6)再通過傾斜Ar離子束掃描刻蝕，將B光柵區(qū)刻蝕形成三角形的閃耀光柵槽形，
這里離子束傾斜角9 =90° -a =62° ，采用Ar離子束刻蝕，離子能量450eV，離子束流
100mA，加速電壓260V，工作壓強2. 0X 10—2Pa ;刻蝕時間以光刻膠恰好刻完為最佳。 (7)清洗基片，在B光柵區(qū)得到刻蝕完成的25。閃耀角閃耀光柵，A光柵區(qū)由于沒
有被刻蝕，故清洗后依然還是10°閃耀角閃耀光柵，故得到了全息雙閃耀光柵。 參見附圖4，為本實施例中采用的光學系統(tǒng)示意圖。入射激光被分束鏡10分為兩
束，分別由第一反射鏡11和第二反射鏡21反射，分別經第一透鏡12和第二透鏡22在被制作的石英基材13表面形成干涉條紋。石英基材13表面可以劃分為A光柵區(qū)14和B光柵 區(qū)15，A光柵區(qū)14在干涉光束的照射下形成莫爾條紋16，用于實現(xiàn)石英基材13的定位。其 中，第一反射鏡11被安裝于微位移器件17上，由位相控制系統(tǒng)控制實現(xiàn)對光程差的調節(jié)， 從而實現(xiàn)A光柵區(qū)與B光柵區(qū)之間位相差的調節(jié)。 本實施例中，利用參考光柵的光學莫爾條紋來實現(xiàn)A光柵區(qū)與B光柵區(qū)之間的對 準過程如下 a.利用A閃耀角閃耀光柵作為參考光柵。 b.到第二次干涉曝光時，我們先把整塊基片裝到曝光支架上，把第二次需要曝光 部分用黑板進行遮擋，用原兩束干涉光對A光柵照明，此時可以觀察到參考光柵與記錄光 場之間形成的莫爾條紋，用CCD接收莫爾條紋的信息，根據(jù)零條紋產生時的兩種情況，當零 條紋最亮時，此時干涉光場是與第一次記錄時的干涉光場的位相差為零(即此時干涉光場 條紋與第一次干涉條紋重合或平移A);當零條紋最暗時，此時干涉光場是與第一次記錄 時的干涉光場的位相差為n。利用位相控制系統(tǒng)控制莫爾條紋的位相，使參考光柵再現(xiàn)的 莫爾條紋信息為零條紋最亮。其中位相控制系統(tǒng)是通過控制圖4中反射鏡11的前后位置， 實現(xiàn)光程調節(jié)，達到位相控制的目的。 c.將遮擋B光柵區(qū)的黑板撤掉，對B光柵區(qū)進行曝光，完成第二次干涉光刻。
實施例二 制作光柵周期為1000納米，兩個閃耀角分別是10。和25°的全息雙閃 耀光柵的方法，采用兩次干涉曝光、兩次離子束刻蝕法實現(xiàn)，包括以下步驟(三角形光刻 膠光柵掩模，參見附圖5所示) (1)在石英基片上涂布光刻膠，根據(jù)需要制作的雙閃耀光柵的要求，即光柵周期 (A)為IOOO納米，兩個閃耀角分別是IO。和25° 。根據(jù)閃耀角9s與槽形和離子束入射 角的經驗公式，9 s " a-3。。 采用三角形光刻膠光柵為例，首先制作10°閃耀角(A閃耀角)光柵，一般的占寬
故這里涂布180納米厚的光刻膠。 (2)進行第一次干涉光刻，制作符合A閃耀角要求的光刻膠光柵掩模，即光柵掩模 的周期(A)為1000納米；占寬比(f)約為0.5，槽深(d)約為173納米。
(3)對于整個光柵掩模的一半(A光柵區(qū))，通過傾斜Ar離子束掃描刻蝕，利用光 刻膠光柵掩模對離子束的遮擋效果，使基底材料的不同位置先后被刻蝕，以形成三角形的 閃耀光柵槽形；這里離子束傾斜角9 =90° -a =77° ，采用Ar離子束刻蝕，離子能量 500eV，離子束流90mA，加速電壓260V，工作壓強2. OX 10—2Pa ;刻蝕時間以光刻膠恰好刻完 為最佳。之后清洗基片，在A光柵區(qū)得到刻蝕完成的IO。閃耀角閃耀光柵，基片的另一半 (即B光柵區(qū))由于沒有被刻蝕，故清洗后依然還是基片。 (4)根據(jù)另一個閃耀角(即B閃耀角)，依照步驟(1)中的方法，確定25°閃耀角 時，光柵掩模的槽深(d)是398納米。故這里涂布400納米厚的光刻膠。
(5)將B光柵區(qū)進行遮擋，利用已有的A光柵區(qū)，進行莫爾條紋對準，使得兩次干涉 曝光產生的光柵周期相一致，然后去除遮光，進行第二次干涉光刻(A光柵區(qū)可以不遮擋)，
可得光柵掩模的槽深(d)是173納米。
7制作符合B閃耀角要求的光刻膠光柵掩模。即光柵掩模的周期(A)為1000納米；占寬比 (f)約為0. 5，槽深(d)約為398納米。 (6)再通過傾斜Ar離子束掃描刻蝕，將B光柵區(qū)刻蝕形成三角形的閃耀光柵槽形，
這里離子束傾斜角9 =90° -a =62° ，采用Ar離子束刻蝕，離子能量500eV，離子束流
90mA，加速電壓260V，工作壓強2. OX 10—2Pa ;刻蝕時間以光刻膠恰好刻完為最佳。 (7)清洗基片，在B光柵區(qū)得到刻蝕完成的25。閃耀角閃耀光柵，A光柵區(qū)由于沒
有被刻蝕，故清洗后依然還是10°閃耀角閃耀光柵，故得到了全息雙閃耀光柵。 參見附圖4，為本實施例中采用的光學系統(tǒng)示意圖。入射激光被分束鏡10分為兩
束，分別由第一反射鏡11和第二反射鏡21反射，分別經第一透鏡12和第二透鏡22在被制
作的石英基材13表面形成干涉條紋。石英基材13表面可以劃分為A光柵區(qū)14和B光柵
區(qū)15，A光柵區(qū)14在干涉光束的照射下形成莫爾條紋16，用于實現(xiàn)石英基材13的定位。其
中，第一反射鏡11被安裝于微位移器件17上，由位相控制系統(tǒng)控制實現(xiàn)對光程差的調節(jié)，
從而實現(xiàn)A光柵區(qū)與B光柵區(qū)之間位相差的調節(jié)。 本實施例中，利用參考光柵的光學莫爾條紋來實現(xiàn)A光柵區(qū)與B光柵區(qū)之間的對 準過程如下 a.利用A閃耀角閃耀光柵作為參考光柵。 b.到第二次干涉曝光時，我們先把整塊基片裝到曝光支架上，把第二次需要曝光 部分用黑板進行遮擋，用原兩束干涉光對A光柵照明，此時可以觀察到參考光柵與記錄光 場之間形成的莫爾條紋，用CCD接收莫爾條紋的信息，根據(jù)零條紋產生時的兩種情況，當零 條紋最亮時，此時干涉光場是與第一次記錄時的干涉光場的位相差為零(即此時干涉光場 條紋與第一次干涉條紋重合或平移A);當零條紋最暗時，此時干涉光場是與第一次記錄 時的干涉光場的位相差為n。利用位相控制系統(tǒng)控制莫爾條紋的位相，使參考光柵再現(xiàn)的 莫爾條紋信息為零條紋最亮。其中位相控制系統(tǒng)是通過控制圖4中反射鏡11的前后位置， 實現(xiàn)光程調節(jié)，達到位相控制的目的。 c.將遮擋B光柵區(qū)的黑板撤掉，對B光柵區(qū)進行曝光，完成第二次干涉光刻。
實施例三制作光柵周期為1000納米，兩個閃耀角分別是12度和25度的全息雙 閃耀光柵的方法，采用兩次干涉曝光、兩次離子束刻蝕法實現(xiàn)，包括以下步驟(正弦形光 刻膠光柵掩模，參見附圖6所示) (1)在石英基片上涂布光刻膠，根據(jù)需要制作的雙閃耀光柵的要求，即光柵周期 (A)為1000納米，兩個閃耀角分別是12。和25° 。根據(jù)閃耀角9s與槽形和離子束入射 角的經驗公式，9 s " a-3。。 采用正弦形光刻膠光柵為例(光柵的輪廓如附圖6所示)，首先制作12°閃 耀角(A閃耀角)光柵，該光柵的占寬比f = a/A = 0.5，光柵的輪廓可以用方程y =-dXsin(2 Jix/A)來表示，圖中所示的切線通過原點，且A/2<x0< (3/4) A 。通過計
算可得到@" = , = 1'3654可得光柵掩模的槽深(d)是196納米。故這里涂布200納米 厚的光刻膠。 (2)進行第一次干涉光刻，制作符合A閃耀角要求的光刻膠光柵掩模，即光柵掩模 的周期(A)為1000納米；占寬比(f)約為0.5，槽深(d)約為196納米。
(3)對于整個光柵掩模的一半(A光柵區(qū))，通過傾斜Ar離子束掃描刻蝕，利用光 刻膠光柵掩模對離子束的遮擋效果，使基底材料的不同位置先后被刻蝕，以形成三角形的 閃耀光柵槽形；這里離子束傾斜角9 =90° -a =75° ，采用Ar離子束刻蝕，離子能量 500eV，離子束流lOOmA，加速電壓280V，工作壓強2. 0 X 10—2Pa ;刻蝕時間以光刻膠恰好刻完 為最佳。之后清洗基片，在A光柵區(qū)得到刻蝕完成的12°閃耀角閃耀光柵，基片的另一半 (即B光柵區(qū))由于沒有被刻蝕，故清洗后依然還是基片。 (4)根據(jù)另一個閃耀角(即B閃耀角)，依照步驟(1)中的方法，確定25°閃耀角 時，光柵掩模的槽深(d)是389納米。故這里涂布400納米厚的光刻膠。
(5)將B光柵區(qū)進行遮擋，利用已有的A光柵區(qū)，進行莫爾條紋對準，使得兩次干涉 曝光產生的光柵周期相一致，然后去除遮光，進行第二次干涉光刻(A光柵區(qū)可以不遮擋)， 制作符合B閃耀角要求的光刻膠光柵掩模。即光柵掩模的周期(A)為IOOO納米，槽深(d) 約為389納米。 (6)再通過傾斜Ar離子束掃描刻蝕，將B光柵區(qū)刻蝕形成三角形的閃耀光柵槽形， 這里離子束傾斜角9 =90° -a =62° ，采用Ar離子束刻蝕，離子能量500eV，離子束流 100mA，加速電壓280V，工作壓強2. OX 10—2Pa ;刻蝕時間以光刻膠恰好刻完為最佳。
(7)清洗基片，在B光柵區(qū)得到刻蝕完成的25。閃耀角閃耀光柵，A光柵區(qū)由于沒 有被刻蝕，故清洗后依然還是12°閃耀角閃耀光柵，故得到了全息雙閃耀光柵。
參見附圖4，為本實施例中采用的光學系統(tǒng)示意圖。入射激光被分束鏡10分為兩 束，分別由第一反射鏡11和第二反射鏡21反射，分別經第一透鏡12和第二透鏡22在被制 作的石英基材13表面形成干涉條紋。石英基材13表面可以劃分為A光柵區(qū)14和B光柵 區(qū)15，A光柵區(qū)14在干涉光束的照射下形成莫爾條紋16，用于實現(xiàn)石英基材13的定位。其 中，第一反射鏡11被安裝于微位移器件17上，由位相控制系統(tǒng)控制實現(xiàn)對光程差的調節(jié)， 從而實現(xiàn)A光柵區(qū)與B光柵區(qū)之間位相差的調節(jié)。 本實施例中，利用參考光柵的光學莫爾條紋來實現(xiàn)A光柵區(qū)與B光柵區(qū)之間的對 準過程如下 a.利用A閃耀角閃耀光柵作為參考光柵。 b.到第二次干涉曝光時，我們先把整塊基片裝到曝光支架上，把第二次需要曝光 部分用黑板進行遮擋，用原兩束干涉光對A光柵照明，此時可以觀察到參考光柵與記錄光 場之間形成的莫爾條紋，用CCD接收莫爾條紋的信息，根據(jù)零條紋產生時的兩種情況，當零 條紋最亮時，此時干涉光場是與第一次記錄時的干涉光場的位相差為零(即此時干涉光場 條紋與第一次干涉條紋重合或平移A);當零條紋最暗時，此時干涉光場是與第一次記錄 時的干涉光場的位相差為n。利用位相控制系統(tǒng)控制莫爾條紋的位相，使參考光柵再現(xiàn)的 莫爾條紋信息為零條紋最亮。其中位相控制系統(tǒng)是通過控制圖4中反射鏡11的前后位置， 實現(xiàn)光程調節(jié)，達到位相控制的目的。 c.將遮擋B光柵區(qū)的黑板撤掉，對B光柵區(qū)進行曝光，完成第二次干涉光刻。
權利要求
一種制作全息雙閃耀光柵的方法，所述全息雙閃耀光柵的兩個閃耀角分別是A閃耀角和B閃耀角，雙閃耀光柵分為兩個區(qū)，對應A閃耀角的為A光柵區(qū)，對應B閃耀角的為B光柵區(qū)，其特征在于，制作方法包括下列步驟(1)在光柵基片上涂布光刻膠，光刻膠的厚度根據(jù)A閃耀角確定；(2)進行第一次干涉光刻，制作符合A閃耀角要求的光刻膠光柵掩模；(3)遮擋B光柵區(qū)，對于A光柵區(qū)的光柵掩模，通過傾斜Ar離子束掃描刻蝕，利用光刻膠光柵掩模對離子束的遮擋效果，使基底材料的不同位置先后被刻蝕，形成三角形的閃耀光柵槽形；之后清洗基片，保留下已刻蝕完的閃耀光柵槽形；(4)在光柵基片上重新涂布光刻膠，光刻膠的厚度根據(jù)B閃耀角確定；(5)將B光柵區(qū)進行遮擋，利用已制備完成的A光柵區(qū)，采用光學莫爾條紋法進行莫爾條紋對準，使得兩次干涉光刻產生的光柵周期相一致，然后去除遮擋，進行第二次干涉光刻，制作符合B閃耀角要求的光刻膠光柵掩模；(6)遮擋A光柵區(qū)，通過傾斜Ar離子束掃描刻蝕，將B光柵區(qū)刻蝕形成三角形的閃耀光柵槽形；(7)清洗基片，得到全息雙閃耀光柵。
2. 根據(jù)權利要求l所述的制作全息雙閃耀光柵的方法，其特征在于步驟(2)中通過干涉光刻所制作的光柵結構的周期(A)為0. 45 3微米；占寬比為0. 25 0. 6。
3. 根據(jù)權利要求l所述的制作全息雙閃耀光柵的方法，其特征在于步驟(5)中通過干涉光刻所制作的光柵結構的周期(A)為0. 45 3微米；占寬比為0. 25 0. 6。
4. 根據(jù)權利要求l所述的制作全息雙閃耀光柵的方法，其特征在于步驟(3)和(6)中的Ar離子束掃描刻蝕的工藝參數(shù)工為，離子能量380 520eV，離子束流70 110mA，加速電壓250 300V，工作壓強2. 0X10—2pa，刻蝕角度55° 80° 。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制作全息雙閃耀光柵的方法，其特征在于，包括下列步驟(1)在光柵基片上涂布光刻膠；(2)進行第一次干涉光刻，制作符合A閃耀角要求的光刻膠光柵掩模；(3)對于A光柵區(qū)的光柵掩模，通過傾斜Ar離子束掃描刻蝕，形成三角形的閃耀光柵槽形；清洗基片；(4)重新涂布光刻膠；(5)將B光柵區(qū)進行遮擋，利用已制備完成的A光柵區(qū)進行莫爾條紋對準，然后去除遮擋，進行第二次干涉光刻，制作符合B閃耀角要求的光刻膠光柵掩模；(6)通過傾斜Ar離子束掃描刻蝕，將B光柵區(qū)刻蝕形成三角形的閃耀光柵槽形；(7)清洗基片，得到全息雙閃耀光柵。本發(fā)明實現(xiàn)了全息雙閃耀光柵的制作，能夠精確地分別控制兩個閃耀角。
文檔編號G02B5/18GK101726779SQ20091023173
公開日2010年6月9日 申請日期2009年12月3日 優(yōu)先權日2009年12月3日
發(fā)明者劉全, 吳建宏, 李朝明, 汪海賓, 胡祖元, 陳新榮 申請人:蘇州大學