[发明专利]利用光栅成像扫描光刻制备大尺寸光栅的方法

权利要求书

1.一种利用光栅成像扫描光刻制备大尺寸光栅的方法，其特征在于该方法包括下列步骤：

①构建一个实现光栅成像的光路系统，包括激光器(1)、第一反射镜(2)、第二反射镜(3)、扩束装置(4)、准直透镜(5)、位相光栅(6)、第一透镜(7)、空间滤波器(8)、第二透镜(9)和基板(10)，所述的基板(10)固定在可沿X轴即水平轴、Y轴即垂直轴精密移动的移动台上，所述的位相光栅(6)置于一个旋转台上，所述的第一反射镜(2)和第二反射镜(3)与激光器(1)的输出光路的夹角为45°，所述的激光器(1)发出的光经过第一反射镜(2)和第二反射镜(3)反射后进入所述的扩束装置(4)，经所述的扩束装置(4)出来的光经过所述的准直透镜(5)成为平行光，该平行光依次经所述的位相光栅(6)、第一透镜(7)、空间滤波器(8)、第二透镜(9)照射在所述的基板(10)上，所述的位相光栅(6)、第一透镜(7)、空间滤波器(8)、第二透镜(9)和基板(10)构成4F成像系统；

②将所述的位相光栅(6)固定在旋转台上，使所述的位相光栅(6)能在垂直于入射光线的平面内旋转，以利于调整位相光栅(6)的条纹方向和基板(10)移动方向之间的夹角；

③在所述的基板(10)位置安装一块相似的试验基片，调整使所述的位相光栅(6)的光栅平面与平行光入射方向垂直，并位于成像系统的第一透镜(7)的前焦面上，空间滤波器(8)位于成像系统的频谱面上，驱动所述的移动台使所述的试验基片位于所述的第二透镜(9)的后焦面上，所述的位相光栅(6)在所述的试验基片上成实像，启动所述的光路系统，曝光一次，然后沿着Y轴移动一定距离再曝光一次，在显微镜下观察两次曝光后得到的条纹图像，再仔细调整所述的旋转台，经多次曝光试验后实现光栅的条纹方向与Y轴运动方向平行；

④将所述的基板(10)安装在所述的移动台上，驱动所述的移动台，带动所述的基板(10)移动，启动所述的光路系统，使所述的位相光栅(6)在所述的基板(10)上成实像，并位于基板(10)左上角的扫描初始位置，使基板(10)的像位置曝光；

⑤驱动所述的移动台，带动所述的基板(10)沿Y轴方向向下移动扫描实现在Y轴方向上扫描光刻，然后驱动所述的移动台在X轴方向上移动一个与所述的位相光栅(6)的横向尺寸相当的距离后，再自上而下或自下而上继续驱动所述的移动台沿Y轴方向移动扫描曝光，扫描曝光产生的光栅实现无缝拼接；

⑥重复步骤⑤直至完成所述的基板(10)扫描曝光；

⑦将所述的完成扫描曝光基板(10)进行显影、去铬、去胶、刻蚀再去铬这一系列工艺后即得到大尺寸光栅。

2.根据权利要求1所述的位相光栅(6)，其特征在于光栅有锯齿形的轮廓，经过一成像系统后可以将锯齿形边界成像在基板(10)上，另外通过使用位相光栅削弱了0级出射光束的能量，增强了±1级出射光束的能量，同时在光栅表面镀上增透膜，这样就充分利用了激光器的能量用于±1级干涉。

3.根据权利要求1所述的空间滤波器(8)，其特征在于位于4F系统频谱面上，滤除了衍射产生的除±1级外的其他级次的光，只留下±1级两束光在基板上干涉形成光栅条纹。

4.根据权利要求1所述的成像系统，其特征在于采用4F系统，可在其频谱面上放置空间滤波器实现滤波，同时位相光栅(6)经过4F系统后能在基板(10)上成一等大的有清晰边界的实像。

5.根据权利要求1所述的旋转光栅(6)使其条纹方向与平台的一个运动方向平行，其特征在于可以通过在同一个基板上先后两次曝光，在显微镜下观察到两次曝光得到的图像，判断条纹方向与平台的运动方向是否平行，若不平行，则可以通过调节位相光栅(6)的旋转台，改变条纹方向。经多次调节后，最终实现这两个方向的平行。

6.根据权利要求1所述的使两次扫描产生的光栅实现无缝拼接，其特征在于位相光栅(6)经过4F系统后能成一个具有清晰边界的实像，光栅形状为两边锯齿形，锯齿部分两次覆盖扫描使能量均匀且条纹匹配，从而消除拼缝。