[发明专利]一种全息光栅扫描光刻曝光量监测及控制方法

说明书

一种全息光栅扫描光刻曝光量监测及控制方法，涉及全息光栅制作技术领域，解决现有全息光栅扫描光刻技术存在曝光时间长，制作效率低，以及采用静态曝光监测方法无法满足使用要求等问题，本发明无需在曝光前进行大量样片的制作和测试。在一次全息光栅正式曝光前，进行用于监测曝光量的预曝光，并对扫描运动速度进行优化选择。在扫描运动速度确定后，直接进入全息光栅的正式曝光。曝光量监测控制及后续光刻过程可实现自动化，使光栅制作效率提高，同时根据不同光栅基底上光刻胶涂层参数变化调整曝光量，有效保证了曝光量工艺参数可控性，对提升全息光栅扫描光刻制造工艺水平，提高光栅制造效率，保证大面积全息光栅制作成功率。

技术领域

本发明涉及全息光栅制作技术领域，具体涉及一种全息光栅扫描光刻曝光量监测及控制方法。

背景技术

全息光栅扫描光刻是制作大面积全息光栅的重要方法，包含大量光电控制元件的干涉光学系统形成小尺寸的干涉图样，由工作台承载光栅基底或干涉光学系统，使干涉图样与光栅基底产生相对运动，利用步进扫描拼接的方式将干涉条纹记录在光栅基底涂覆的光刻胶中，直至完成整块光栅基底有效面积的曝光。全息光栅扫描光刻方法在制作大面积全息光栅时，曝光系统无需大口径的准直透镜或大面积的洛埃镜，避免了光学材料获取、光学精密加工等方面的难点，且干涉场相位线性度高，光栅尺寸仅受限于工作台行程，在制作大面积特别是米级尺度光栅时，具有巨大的优势。

曝光量是全息光栅制造工艺中需要控制的重要工艺参数之一，曝光量由干涉图样的强度和曝光时间决定。在传统静态全息光栅曝光中，在曝光时间内一次性完成光栅有效面积内全部干涉条纹的记录，为实现曝光量控制，可通过制作和测试大量样片，摸索经验值用于后续的曝光。也可利用专利号分别为：03121147.X、200810187608.4以及200810187630.9中给出的装置和方法，进行曝光量的在线监测。由潜像光栅衍射光强随曝光时间的变化规律，选定截止曝光点，并在监测曲线变化到该点处终止曝光，完成曝光量的监测及控制。

但现有方法不适宜全息光栅扫描光刻曝光量监测及控制。首先，扫描光刻方法曝光时间较长，利用样片摸索经验的方法，制作效率低，且由于工艺条件的变化，摸索的经验值并不可靠。其次，已有的曝光监测方法是静态方法，监测某点处潜像光栅的特性变化，通过调整曝光时间控制曝光量。而扫描光刻过程中干涉图样与光栅基底的相对位置是动态变化的，曝光量由扫描运动速度决定，已有装置和方法无法满足应用。

发明内容

本发明为解决现有全息光栅扫描光刻技术存在曝光时间长，制作效率低，以及采用静态曝光监测方法无法满足使用要求等问题，提供一种全息光栅扫描光刻曝光量监测及控制方法，利用该方法可进行全息光栅扫描光刻系统曝光量的监测，并通过确定工作台扫描运动速度实现曝光量的优化控制。

一种全息光栅扫描光刻曝光量监测及控制方法，包括配备一套全息光栅扫描光刻系统和装调后的全息光栅扫描光刻曝光量监测装置；所述全息光栅扫描光刻系统用于全息光栅扫描拼接曝光，装调后的全息光栅扫描光刻曝光量监测装置用于对曝光量监测；该方法由以下步骤实现：

步骤一、全息光栅扫描光刻系统中的光源激光经过干涉光学系统后产生第一相干光束和第二相干光束，所述第一相干光束与第二相干光束在光栅基底的高度处完全重叠，形成干涉图样；

装调后的全息光栅扫描光刻曝光量监测装置的电控光闸打开后，监测光源出射监测激光，所述监测激光在光栅基底的高度处形成监测光斑；所述监测光斑中心与干涉图样中心具有相同的X方向坐标，监测光斑与干涉图样沿Y轴方向不重叠；

调整二维运动工作台，使干涉图样位于曝光初始位置；所述干涉图样及监测光斑均位于光栅基底有效范围外，关闭电控光闸；

步骤二、采用装调后的全息光栅扫描光刻曝光量监测装置进行曝光量监测的预曝光，确定所述全息光栅扫描光刻系统在光刻过程中二维运动工作台扫描运动速度；具体过程为：