專利名稱：全息光柵制作中實時監(jiān)測曝光量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光譜技術(shù)領(lǐng)域中涉及的一種全息光柵制作中實時監(jiān) 測曝光量的方法。
背景技術(shù)：
在全息光柵制作工藝中，曝光量是需要控制的重要工藝參數(shù)之 一，曝光不足或過曝光都不能得到理想的光柵槽形。傳統(tǒng)方法是使用 固定的曝光時間，通過制作大量樣片，對曝光量進(jìn)行反復(fù)修正，總結(jié) 出最佳工藝參數(shù)，然后把經(jīng)驗值用于后續(xù)曝光中。由于影響全息光柵 質(zhì)量的工藝條件很多，所以這種研究方法實驗工作量大、周期長，最 終還得不到質(zhì)量好的全息光柵。與本發(fā)明最為接近的已有技術(shù)是中國
專利號為CN1450426的專利提出一種全息光柵制作中的實時潛像自 監(jiān)測用的光學(xué)方法，如圖1所示，第一束記錄光1和第二束記錄光2 的交匯區(qū)域形成了干涉場，將涂有光致刻蝕劑5的光柵基底6放置在 干涉場內(nèi)進(jìn)行曝光，在光柵基底6表面形成潛像光柵4，當(dāng)?shù)谝皇?錄光1和第二束記錄光2照射在潛像光柵4上，潛像光柵4存在一個 或多個傳播衍射級次，對其中傳播出系統(tǒng)之外的任意級次的潛像自衍 射^和^的傳播方向3上的光束經(jīng)準(zhǔn)直和光電倍增后進(jìn)行實時自監(jiān) 測。該方法是在全息干涉系統(tǒng)潛像自衍射^和/,,的傳播方向上加上一 個準(zhǔn)直透鏡，其焦面上放置一個光電倍增管對會聚光的能量進(jìn)行探 測，然后將信號傳給記錄儀即可實現(xiàn)對潛像進(jìn)行實時自監(jiān)測，該方法中將記錄光作為監(jiān)測光照射在潛像光柵上，利用光電倍增管接收衍射 光進(jìn)行實時監(jiān)測，由于潛像光柵的衍射光能量非常弱，光路中存在源 于記錄光的雜散光，這部分雜散光能量要比潛像光柵的衍射光能量強(qiáng) 而引起背景光過強(qiáng)，所以光電倍增管接收潛像光柵的衍射光時非常困 難。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述己有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明目的在于提出 一種在 全息光柵制作過程中能夠簡便可行地實時監(jiān)測曝光量的方法。
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種全息光柵制作中實時監(jiān)測 曝光量的方法。解決技術(shù)問題的技術(shù)方案為歩驟一，配備一套全息 光柵曝光裝置；如圖2所示，包括記錄激光器ll、平面反射鏡12、 空間濾波器13、準(zhǔn)直反射鏡14、第一調(diào)整反射鏡15、第二調(diào)整反射 鏡16和光柵基底20;在記錄激光器11的激光束傳播方向的光軸上 置有平面反射鏡12，平面反射鏡12與光軸成45。角安裝；在平面反 射鏡12的反射光的光路上置有空間濾波器13，經(jīng)過空間濾波器13 后形成球面波；在球面波傳播方向放置準(zhǔn)直反射鏡14，并且準(zhǔn)直反 射鏡14的焦點位置位于球面波波源點，球面波波源點的位置在空間 濾波器13的出口處，這樣激光束經(jīng)準(zhǔn)直反射鏡14后變?yōu)闇?zhǔn)直光束； 在準(zhǔn)直光束區(qū)域放置第一調(diào)整反射鏡15和第二調(diào)整反射鏡16，該準(zhǔn) 直光束經(jīng)過第一調(diào)整反射鏡15和第二調(diào)整反射鏡16反射后分別變?yōu)?第一束記錄光17和第二束記錄光18，這兩束記錄光的交匯區(qū)域形成 了干涉場19;在干涉場19內(nèi)放置光柵基底20，光柵基底20的位置就是全息光柵的曝光位置；步驟二，配備一套精確控制全息光柵曝光 量實時監(jiān)測裝置；在步驟一所配備的全息光柵曝光裝置(圖2所示) 中又加入了監(jiān)測激光器21、光柵基底上形成的潛像光柵22、光電接 收器23、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)24和顯示器25，形成了全息光柵曝光量實時 監(jiān)測裝置，如圖3所示；監(jiān)測激光器21的激光照射在潛像光柵22上， 在潛像光柵22的衍射光方向放置光電接收器23，用以接收潛像光柵 22的衍射光，并且光電接收器23只對監(jiān)測光波長敏感而對記錄光波 長不敏感，光電接收器23接收到的信號經(jīng)過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)24處理后 在顯示器25上顯示衍射光的強(qiáng)弱變化曲線，利用該裝置監(jiān)測全息光 柵的曝光量，曝光量從顯示器25上顯示的潛像光柵22的衍射光強(qiáng)弱 變化得出；步驟三，潛像光柵的制備并進(jìn)行曝光量的實時監(jiān)測；將涂 有光致抗蝕劑的光柵基底20置入全息光柵曝光量實時監(jiān)測裝置中干 涉場19內(nèi)光柵基底20的位置被曝光后，在光柵基底20表面形成潛 像光柵22;該潛像光柵22在監(jiān)測激光器21的激光束照射下，產(chǎn)生 的衍射光波被光電接收器23接收，并經(jīng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)24處理后顯示 在顯示器25上；利用該全息光柵曝光量實時監(jiān)測裝置對潛像光柵22 進(jìn)行曝光全程實時監(jiān)測，記錄全程曝光量實時監(jiān)測曲線；步驟四，確 定曝光截止點；觀察顯示器25記錄的潛像光柵衍射光能量變化曲線， 如圖4所示，當(dāng)全程曝光量實時監(jiān)測曲線達(dá)到全局最大值位置時確定 為曝光截止點，此時停止曝光。
本發(fā)明工作原理說明在光柵基底上涂有的光致抗蝕劑在干涉場 中被曝光后，不同空間位置的光刻膠吸收了不同的曝光量后折射率和吸收系數(shù)產(chǎn)生程度不等的微小周期性變化而形成潛像光柵，潛像光柵 的位相調(diào)制深度隨時間變化必然表現(xiàn)衍射光強(qiáng)度變化，利用潛像的變 化對曝光過程進(jìn)行實時監(jiān)測。第一，將涂有光致抗蝕劑的光柵基底置 入干涉場中開始曝光；第二，使用曝光實時監(jiān)測裝置監(jiān)測潛像光柵衍 射光能量變化曲線，記錄全程曝光實時監(jiān)測曲線，根據(jù)全程曝光曲線 的變化確定曝光截止點，根據(jù)曲線走勢當(dāng)曝光量實時監(jiān)測曲線達(dá)到全 局最大值位置時，確定為曝光截止點，在曝光截止點處停止曝光。
本發(fā)明的積極效果在曝光過程中引入實時監(jiān)測技術(shù)確定曝光截 止點是一種簡便有效的手段，使用曝光實時監(jiān)測裝置可以快速、精確 地控制全息光柵曝光量，進(jìn)而準(zhǔn)確地確定最佳的曝光截止點，為全息 光柵曝光工藝提供科學(xué)的理論指導(dǎo)和實驗依據(jù)。


圖1是已有技術(shù)中國專利號為CN1450426的專利中提出的全息 光柵制作中實時潛像自監(jiān)測光學(xué)方法原理圖2是本發(fā)明方法的步驟一中配備的全息光柵曝光裝置光路結(jié) 構(gòu)示意圖3本發(fā)明方法的步驟二中配備的全息光柵制作中曝光量實時 監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)示意圖4是潛像光柵全程曝光量實時監(jiān)測曲線圖，橫坐標(biāo)表示曝光時 間，縱坐標(biāo)表示潛像光柵衍射光歸一化能量；
圖5是本發(fā)明中數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)原理框圖。
具體實施例方式
本發(fā)明按技術(shù)方案中設(shè)定的步驟一、步驟二、歩驟三、步驟四的 方法實施，其中，步驟一中的記錄激光器11采用氪離子激光器，波
長為413.1nm，平面反射鏡12為玻璃基底鍍鋁反射鏡，空間濾波器 13由顯微物鏡和針孔組成，準(zhǔn)直反射鏡14采用K9玻璃基底鍍鋁膜， 口徑為(P20mm、焦距f為1200mm，第一調(diào)整反射鏡15和第二調(diào)整 反射鏡16為K9玻璃基底鍍鋁膜反射鏡，口徑為160mmX 110mm， 制作的光柵基底20采用K9光學(xué)玻璃，在K9光學(xué)玻璃上涂敷的光致 抗蝕劑為日本Shipley公司生產(chǎn)的S1805型，步驟二中的監(jiān)測激光器 21采用He-Ne激光器，波長為632.8nm，潛像光柵22是由在光柵基 底上涂覆的光致抗蝕劑被曝光后形成，光電接收器23采用光電倍增 管，并且該光電倍增管只對監(jiān)測光632.8nm波長敏感而對記錄光 413.1nm波長不敏感，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)24如圖5所示，包括前置放大 器、輸出調(diào)零放大器、濾波放大器、A7D轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)、串行接口 電路，按圖5所示的原理框圖自己制作，用于信號處理及顯示，顯示 器25采用微型計算機(jī)。
權(quán)利要求
1、全息光柵制作中實時監(jiān)測曝光量的方法，是通過在光柵基底表面涂有光致刻蝕劑，在干涉場內(nèi)曝光形成潛像光柵，通過監(jiān)測潛像光柵的衍射光的能量變化曲線監(jiān)測曝光量；其特征在于步驟一，配備一套全息光柵曝光裝置；包括記錄激光器(11)、平面反射鏡(12)、空間濾波器(13)、準(zhǔn)直反射鏡(14)、第一調(diào)整反射鏡(15)、第二調(diào)整反射鏡(16)和光柵基底(20)；在記錄激光器(11)的激光束傳播方向的光軸上置有平面反射鏡(12)，平面反射鏡(12)與光軸成45°角安裝；在平面反射鏡(12)的反射光的光路上置有空間濾波器(13)，經(jīng)過空間濾波器(13)后形成球面波；在球面波傳播方向放置準(zhǔn)直反射鏡(14)，并且準(zhǔn)直反射鏡(14)的焦點位置位于球面波波源點，球面波波源點的位置在空間濾波器(13)的出口處，這樣激光束經(jīng)準(zhǔn)直反射鏡(14)后變?yōu)闇?zhǔn)直光束；在準(zhǔn)直光束區(qū)域放置第一調(diào)整反射鏡(15)和第二調(diào)整反射鏡(16)，該準(zhǔn)直光束經(jīng)過第一調(diào)整反射鏡(15)和第二調(diào)整反射鏡(16)反射后分別變?yōu)榈谝皇涗浌?17)和第二束記錄光(18)，這兩束記錄光的交匯區(qū)域形成了干涉場(19)；在干涉場(19)內(nèi)放置光柵基底(20)，光柵基底(20)的位置就是全息光柵的曝光位置；步驟二，配備一套精確控制全息光柵曝光量實時監(jiān)測裝置；在步驟一所配備的全息光柵曝光裝置中又加入了監(jiān)測激光器(21)、光柵基底上形成的潛像光柵(22)、光電接收器(23)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(24)和顯示器(25)，形成了全息光柵曝光量實時監(jiān)測裝置；監(jiān)測激光器(21)的激光照射在潛像光柵(22)上，在潛像光柵(22)的衍射光方向放置光電接收器(23)，用以接收潛像光柵(22)的衍射光，并且光電接收器(23)只對監(jiān)測光波長敏感而對記錄光波長不敏感，光電接收器(23)接收到的信號經(jīng)過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(24)處理后在顯示器(25)上顯示衍射光的強(qiáng)弱變化曲線，利用該裝置監(jiān)測全息光柵的曝光量，曝光量從顯示器(25)上顯示的潛像光柵(22)的衍射光強(qiáng)弱變化得出；步驟三，潛像光柵的制備并進(jìn)行曝光量的實時監(jiān)測；將涂有光致抗蝕劑的光柵基底(20)置入全息光柵曝光量實時監(jiān)測裝置中干涉場(19)內(nèi)光柵基底(20)的位置被曝光后，在光柵基底(20)表面形成潛像光柵(22)；該潛像光柵(22)在監(jiān)測激光器(21)的激光束照射下，產(chǎn)生的衍射光波被光電接收器(23)接收，并經(jīng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(24)處理后顯示在顯示器(25)上；利用該全息光柵曝光量實時監(jiān)測裝置對潛像光柵(22)進(jìn)行曝光全程實時監(jiān)測，記錄全程曝光量實時監(jiān)測曲線；步驟四，確定曝光截止點；觀察顯示器(25)記錄的潛像光柵衍射光能量變化曲線，當(dāng)全程曝光量實時監(jiān)測曲線達(dá)到全局最大值位置時確定為曝光截止點，此時停止曝光。
全文摘要
全息光柵制作中實時監(jiān)測曝光量的方法，屬于光譜技術(shù)領(lǐng)域中涉及的一種全息光柵制作中實時監(jiān)測曝光量的方法。要解決的技術(shù)問題是提供一種全息光柵制作中曝光量實時監(jiān)測的方法。技術(shù)方案為步驟一，配備一套全息光柵曝光裝置；步驟二，配備一套精確控制全息光柵曝光量實時監(jiān)測裝置；步驟三，潛像光柵的制備并進(jìn)行曝光量的實時監(jiān)測；步驟四，確定曝光截止點。本發(fā)明在曝光過程中引入實時監(jiān)測技術(shù)確定曝光截止點是一種簡便有效的手段，使用曝光實時監(jiān)測裝置可以快速、精確地控制全息光柵曝光量，進(jìn)而準(zhǔn)確地確定最佳的曝光截止點，為全息光柵曝光工藝提供科學(xué)的理論指導(dǎo)和實驗依據(jù)。
文檔編號G03F7/00GK101441431SQ200810187608
公開日2009年5月27日 申請日期2008年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月29日
發(fā)明者唐玉國, 鵬 孔, 巴音賀希格, 李文昊, 齊向東 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所