[发明专利]一种基于电子束曝光的光栅制作方法

说明书

本发明实施例公开了一种基于电子束曝光的光栅制作方法。所述方法包括：在衬底上涂覆电子束胶并烘烤；绘制光栅掩膜图形，并通过电子束曝光图形转换工具调整所述光栅掩膜图形的尺寸，使调整后的光栅掩膜图形的光栅条宽度和光栅条长度是步长的整数倍，分辨率等于步长的整数分之一倍，且小于所述光栅条宽度的最小偏差值，其中所述步长是设定单位长度；采用调整后的光栅掩膜图形对所述衬底进行电子束曝光和显影，得到目标周期的光栅结构。本发明实施例可以减少制作误差，提高光栅的制作精度。

技术领域

本发明实施例涉及纳米加工技术领域，尤其涉及一种基于电子束曝光的光栅制作方法。

背景技术

光栅作为一种重要的光学元件被广泛应用于光通信以及光信息处理等领域。尺寸和周期高精度可调光栅具有自聚焦、像差矫正和平焦场等独特性能，在激光受控核聚变装置、同步辐射应用、太空探测器和航空航天飞行器等尖端科技中有重要应用。

实现光栅高精度可调的方法主要有机械刻划和全息光刻两种。机械刻划通常适用于制作金属表面具有闪耀结构的变周期光栅，缺点是受刀具限制而导致精度低，并且光栅间距往往需要由小段等间距光栅拼接而成。全息光刻制作变周期光栅的优点是光栅周期连续变化(由光路干涉形成)且制作效率较高，适合于高线密度的变周期光栅，但全息光刻法制作的光栅间距的变化规律受干涉光路的制约。

电子束曝光技术在纳米精度光栅制作中发挥着极为重要的作用。电子束曝光利用高能聚焦电子束对抗蚀剂进行直接扫描直写而形成所需要的图案。通过图形发生器来控制电子束的扫描位置和停留时间从而精确控制电子束与抗蚀剂的相互作用，在抗蚀剂上形成预先设计的图形结构。由于电子束的德布罗意波长范围仅为0.04埃-0.1埃，所以电子束曝光的分辨率不受衍射效应的影响，而主要取决于设备的电子束束斑尺寸、电子束胶性质、邻近效应以及曝光和显影过程等因素。但是，由于现有的电子束曝光设备分辨率极限的限制，光栅的制作误差难以控制，光栅的制作精度还有待提高。

发明内容

本发明实施例提供了一种基于电子束曝光的光栅制作方法，可以减少制作误差，提高光栅的精度。

第一方面，本发明实施例提供了一种基于电子束曝光的光栅制作方法，包括：

在衬底上涂覆电子束胶并烘烤；

绘制光栅掩膜图形，并通过电子束曝光图形转换工具调整所述光栅掩膜图形的尺寸，使调整后的光栅掩膜图形的光栅条宽度和光栅条长度是步长的整数倍，分辨率等于步长的整数分之一倍，且小于所述光栅条宽度的最小偏差值，其中所述步长是设定单位长度；

采用调整后的光栅掩膜图形对所述衬底进行电子束曝光和显影，得到目标周期的光栅结构。

进一步的，所述通过电子束曝光图形转换工具调整所述光栅掩膜图形的尺寸，包括：

依据目标周期确定光栅条宽度；

依据所述光栅条宽度确定所述步长的大小，使所述光栅条宽度是所述步长的整数倍；

依据所述步长确定光栅条长度，使所述光栅条长度是所述步长的整数倍；

依据所述步长和所述光栅条宽度的最小偏差值确定分辨率，使所述分辨率是所述步长的整数分之一倍，且小于所述光栅条宽度的最小偏差值。

进一步的，所述电子束曝光图形转换工具为BEAMER。

进一步的，所述绘制光栅掩膜图形，包括：

通过版图设计工具绘制所述光栅掩膜图形，其中所述版图设计工具包括GDSⅡ或L-Edit。

进一步的，对衬底进行电子束曝光所使用的电子束加速电压为100KV。

进一步的，所述光栅条宽度为50-400nm，所述目标周期为100-800nm。