CN110007385B - 用于制作光栅的全息曝光系统及方法 - Google Patents

Abstract

本公开是关于一种用于制作光栅的全息曝光系统及方法，该系统包括改变光束偏振方向的第一波片和第二波片；偏振分光镜，将光源的光束分为第一光束和第二光束，并分别传至第一针孔滤波器和反射镜；第二波片，使第二光束与第一光束的偏振方向一致；反射镜，将第二光束反射至第二针孔滤波器；第一针孔滤波器和第二针孔滤波器分别对第一光束和第二光束进行滤波扩束，然后将第一光束和第二光束同时发送至准直镜的一侧；准直镜，位于两个针孔滤波器的中心光轴的会聚处，将第一光束和第二光束准直并发送至其另一侧形成干涉区，使其中的基板表面形成光栅图案；基板支架，用于安装基板并调节其位置。根据本公开实施例的系统可以制备高质量的大周期光栅。

Description

用于制作光栅的全息曝光系统及方法

技术领域

本公开涉及光学器件技术领域，尤其涉及一种用于制作光栅的全息曝光系统及方法。

背景技术

衍射光栅为一种典型的衍射光学元件，被广泛应用于光谱分析、精密测量、集成光学、信息光学、激光脉冲压缩等领域。光栅的周期一般在几百纳米到几十微米范围之间，其中周期为几微米到几十微米的光栅属于大周期光栅，主要被应用于精密测量(例如光栅尺)和光谱成像系统中。

但是，制备大周期光栅时，制备光栅的曝光系统尺寸需要扩大，导致系统难以安装或稳定性下降，因此需要一种新的曝光系统，可以解决该问题使全息曝光光路适用于制备大周期的光栅。

发明内容

有鉴于此，本公开提出了一种用于制作光栅的全息曝光系统及方法。

根据本公开实施例的一方面，提供一种用于制作光栅的全息曝光系统，包括第一波片、偏振分光镜、第一针孔滤波器、第二波片、反射镜、第二针孔滤波器、准直镜以及基板支架，所述第一波片用于改变光源发出的光束的偏振方向；所述偏振分光镜用于将光源发出的光束分为第一光束和第二光束，并将所述第一光束传至所述第一针孔滤波器，将所述第二光束传至所述反射镜；所述第二波片用于更改所述第二光束的偏振方向并使其与所述第一光束的偏振方向一致；所述反射镜用于将所述第二光束反射至所述第二针孔滤波器；所述第一针孔滤波器用于对所述第一光束进行滤波扩束，所述第二针孔滤波器用于对所述第二光束进行滤波扩束，所述第一针孔滤波器和所述第二针孔滤波器将滤波扩束后的所述第一光束和所述第二光束同时发送至准直镜的一侧；所述准直镜位于所述第一针孔滤波器的中心光轴与所述第二针孔滤波器的中心光轴的交汇处；所述准直镜将所述第一光束和第二光束准直，并发送至准直镜的另一侧以形成干涉区，以便在位于所述干涉区中的基板表面形成光栅图案；所述基板支架用于安装基板并对所述基板的位置进行调节。

在一种可能的实现方式中，所述第一针孔滤波器和所述第二针孔滤波器对称分布于所述准直镜的中心光轴的两侧，所述第一针孔滤波器与所述第二针孔滤波器的像差相互补偿。

在一种可能的实现方式中，所述第一光束与所述第二光束的像差相互补偿至少包括所述第一针孔和所述第二针孔连线方向上的像散的补偿、垂直于主平面方向上的像散的补偿或沿所述准直镜的中心光轴方向上的离焦像差的补偿。

在一种可能的实现方式中，所述第一针孔滤波器和所述第二针孔滤波器位于所述准直镜的焦平面区域。

在一种可能的实现方式中，所述准直镜为普通球面镜或非球面镜。

根据本公开实施例的另一方面，还提供一种用于制作光栅的全息曝光方法，包括：将光源发出的光束的偏振方向更改；将所述光源发出的光束分为第一光束和第二光束；更改所述第二光束的偏振方向并使其与所述第一光束的偏振方向一致；将所述第一光束滤波扩束，并将所述第二光束滤波扩束；将滤波扩束后的所述第一光束和所述第二光束进行准直处理；将准直后的所述第一光束和所述第二光束发送至干涉区，在所述干涉区的基板表面形成光栅图案。

在一种可能的实现方式中，在所述干涉区的基板表面形成光栅图案前，还包括：调整所述第一光束和/或所述第二光束，使所述第一光束和所述第二光束的像差相互补偿。

在一种可能的实现方式中，所述第一光束与所述第二光束的像差相互补偿至少包括所述第一光束和所述第二光束连线方向上的像散的补偿、垂直于主平面方向上的像散的补偿或沿中心光轴方向上的离焦像差的补偿。

在一种可能的实现方式中，利用普通球面镜或非球面镜对所述第一光束和所述第二光束进行准直。

对于上述任一所述的方法，在一种可能的实现方式中，在所述干涉区的基板表面形成光栅图案，还包括：在所述基板表面形成光刻胶层；将所述基板置于所述干涉区，在所述干涉区进行曝光；对曝光后的所述基板进行显影；对显影后的所述基板进行刻蚀；对刻蚀后的所述基板进行清洗；对清洗后的所述基板进行镀膜。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下效果：

上述技术方案将扩束后的所述第一光束和所述第二光束直接传至所述准直镜的另一侧，因此可以利用所述第一光束和所述第二光束准直后叠加干涉形成的高精度全息干涉场来制备光栅。而且，因为两束光同时共用一个准直镜，不需要考虑干涉角较小时两个准直镜相隔距离有限的问题，所以上述全息曝光系统或方法可以在占用空间较小的情况下制备大周期的光栅。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。

图1是根据一示例性实施例的一种传统全息曝光系统的示意图。

图2是根据一示例性实施例的一种全息曝光系统的示意图。

图3是根据一示例性实施例的一种全息曝光方法的示意图。

图4a-图4d是根据一示例性实施例的全息曝光方法制备光栅的工艺示意图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。

光栅的衍射波面像差是评估光栅的一个重要指标。本专利中光栅的制作具有两个特点，一个是光栅的周期大，另一个是需要光栅的波面像差较小。

光栅的制作技术有多种，例如，应用较为广泛的机械划刻技术或全息曝光刻蚀技术。机械划刻技术通过机械刀头在基板上划出凹槽结构形成光栅。机械划刻技术原理简单，但是机械加工误差在光栅的大量栅线上的累积会降低栅线位置精度，而且机械系统的精度还会受到因为环境温度变化引起的机械零件的热胀冷缩的影响。全息曝光刻蚀技术是指利用均匀性非常好的激光干涉场作为曝光光源，通过曝光刻蚀工艺制作光栅。具体实现方法是在基板表面涂覆一层光敏材料(即光刻胶)，其能够记录下强度为亮暗变化的干涉条纹，经过全息曝光、显影、刻蚀、清洗等工艺步骤将干涉条纹复制在基板表面上并形成光栅。

全息曝光刻蚀工艺能够利用高精度的干涉场产生的干涉条纹来制备光栅，因此制作出光栅的栅线误差小，其精度比机械划刻技术高。全息曝光刻蚀技术中，全息曝光系统的结构和光路的调节将直接影响干涉条纹的质量，进而影响制作的光栅的栅线位置精度，因此曝光光路的设计和调节是该技术非常关键的工作内容。

如图1所示，图1是根据一示例性实施例的一种传统全息曝光系统的示意图。该全息曝光系统10为双光束全息曝光系统，包括偏振分光镜11、反射镜12、第一波片17a、第二波片17b、第一针孔滤波器13a、第二针孔滤波器13b、第一准直镜14a、第二准直镜14b和基板15。第一波片17a将光源发出的光束的偏振方向旋转并传至偏振分光镜11，偏振分光镜11将光束分为第一光束和第二光束，其中第一光束传至第一针孔滤波器13a，经第一针孔滤波器13a滤波扩束后传至第一准直镜14a。第二波片17b用于改变第二光束的偏振方向至与第一光束的偏振方向一致，并将第二光束传至反射器12，镜反射器12将其反射至第二针孔滤波器13b，经第二针孔滤波器13b滤波扩束后传至第一准直镜14b。第一准直镜14a和第二准直镜14b将两束光准直后传至基板15。

需要说明的是，光源发出的光束通过偏振分光镜11前，会先通过第一波片17a，第一波片17a用于改变来自光源的初始光束的偏振方向，从而改变被偏振分光镜11分出的两束光的光强比例，使得两束光的光强一致，增加两束光干涉后形成的干涉条纹对比度。

需要说明的是，第二波片17b用于将第二光束的偏振方向旋转90°，使得第二光束的偏振方向与第一光束的偏着方向一致，从而增加干涉条纹对比度。

需要说明的是，图1中箭头用于表示光束的传递方向，图1中实线所示为一套光路，图1中虚线所示为另外一套光路，对于虚线所示光路将稍后说明。

激光束通过全息曝光系统10时，激光束通过偏振分光镜11分为第一光束和第二光束，分别进入第一针孔滤波器13a和第二针孔滤波器13b，再进入各自对应的准直镜(即第一准直镜14a和第二准直镜14b)形成两束具有一定夹角的准直光束，并在基板15上产生干涉。产生干涉的两束光之间的夹角即干涉角，干涉角可以影响干涉条纹的疏密程度，即影响制作的光栅的周期。根据光栅方程，光栅周期与干涉角之间可以满足公式(1)：

2d×sinθ＝λ(1)

式中，d为光栅周期，θ为半干涉角，λ为曝光波长。从公式(1)中可以看出，光栅周期和干涉角为反比关系，光栅周期越大则对应的干涉角度越小。也就是说，在制作大周期光栅时需要通过改变两路干涉光的针孔和准直镜方向使准直后的两束光之间的夹角变小。

理论上，干涉角可以是0°至180°的任意角度，但是在实际系统搭建过程中，当干涉角度变小时，为了保证足够的干涉场面积，即为了保证两束干涉光透过准直镜后在基板上干涉的区域，曝光系统的尺寸需要做出相应的扩大(此时可以参考如图1中虚线部分所示光路，干涉角度变小导致基板需要远离准直镜，基板需要放置在使用虚线表达的基板16所在的位置)，全息曝光系统10也会因此难以搭建并且变得不稳定、容易受环境干扰、影响曝光结果。对此，将进行举例说明。

例如，使用413.1nm的激光作为曝光光源制作10μm的光栅，则计算出其干涉角为1°12’，此时如果准直镜14a和准直镜14b的口径均为300mm，先忽略透镜镜架的尺寸(若考虑则干涉范围更小)，则透镜的最大干涉范围为212mm×212mm)，则即使将两个透镜的侧边紧靠在一起，透镜距离基板的距离也会需要达到7.3m左右，而完整曝光系统还需要考虑到透镜前面的细光束和滤波扩束部分，因此系统的空间尺寸更庞大。因此，可以看到用于制备大周期的传统全息曝光系统的光路搭建困难，进而导致全息曝光刻蚀技术在大周期光栅的制备中的应用受到限制。

在接下来的实施例中所提供的全息曝光系统，使两束干涉光共用一个准直镜，从而减小曝光系统的安装空间，增加系统稳定性。

如图2所示，图2是根据一示例性实施例的一种全息曝光系统的示意图。该全息曝光系统20包括偏振分光镜21、第一针孔滤波器23a、反射镜22、第二针孔滤波器23b、准直镜24、基板25、基板25的基板支架、第一波片26a以及第二波片26b。

第一波片26a用于改变光源发出的光束的偏振方向。

偏振分光镜21用于将光源发出的光束分为第一光束和第二光束，并将第一光束传至第一针孔滤波器23a，将第二光束传至反射镜22。

反射镜22用于将第二光束反射至第二针孔滤波器23b。

第二波片26b用于改变第二光束的偏振方向并使其与第一光束的偏振方向一致。

第一针孔滤波器23a用于对第一光束进行滤波扩束，第二针孔滤波器23b用于对第二光束进行滤波扩束，第一针孔滤波器23a和第二针孔滤波器23b将滤波扩束后的第一光束和第二光束发送至准直镜24的一侧。

准直镜24位于第一针孔滤波器23a的中心光轴与第二针孔滤波器23b的中心光轴的交汇处；准直镜24将第一光束和第二光束准直，并发送至准直镜的另一侧以形成干涉区，以便在位于干涉区中的基板25表面形成光栅图案。

基板25的基板支架用于安装基板25，基板25的基板支架还可以用于对基板25的位置进行调节。基板25放置在准直镜另一侧附近的固定位置，基板25的中心位于准直镜24的中心光轴上，基板25的用于制备光栅的一面垂直于准直镜24的中心光轴。

需要说明的是，准直镜24的姿态和第一针孔滤波器23a及第二针孔滤波器23b的位置使得第一针孔滤波器23a和第二针孔滤波器23b对称分布于准直镜24的中心光轴。

需要说明的是，光源发出的光束通过偏振分光镜21前，会先通过第一波片26a，第一波片26a用于改变来自光源的初始光束的偏振方向，从而改变第一光束和第二光束的光强比例，使得第一光束和第二光束的光强一致，增加第一光束和第二光束干涉后形成的干涉条纹对比度。

需要说明的是，第二波片26b用于将第二光束的偏振方向旋转90°，使得第二光束的偏振方向与第一光束的偏着方向一致，从而增加干涉条纹的对比度。

需要说明的是，可以根据实际需要选择合适的光源用于曝光，例如紫外光源、深紫外光源等，只要光刻胶材质能够对光源波长有记录作用即可。在此处以激光光源为例进行举例说明。

需要说明的是，图2中箭头用于表示光束的传递方向，图2中实线用于示意性描述光线的传播路径，图2中虚线用于示意性描述中心光轴的位置，同时也可以用于示意性描述光线的传播路径。

需要说明的是，针孔滤波器可以包括一个透镜和一个针孔，并且针孔位于透镜的焦点上，透镜可以通过将光束聚焦在针孔的位置实现对光束的滤波和扩束。在一些实施方式中，透镜可以为显微物镜。本公开对透镜的具体类型不作限制。在本公开实施例中所提到的针孔滤波器与此处相同或相似，将不再赘述。

需要说明的是，准直镜用于对光束进行准直，将光束转换为平行光束。准直镜可以为准直透镜，也可以为多个透镜组成的准直器，准直镜的结构可以根据实际需要进行选择，而不仅限于此处所列举出的结构。本公开对准直镜的具体结构不作限制。在本公开实施例中所提到的准直镜与此处相同或相似，将不再赘述。

上述全息曝光系统20可以利用全息干涉场的高精度，而且可以制备出栅线精度较佳、光栅周期较大的高质量光栅。并且，因为第一光束和第二光束同时共用一个准直镜，不需要考虑干涉角较小时两个准直镜相隔距离有限的问题，所以该全息曝光系统20可以在占用空间较小的情况下制备大周期的光栅。

另外，如上所述，因为第一光束和第二光束同时共用一个准直镜，所以该全息曝光系统20可以使得第一光束和第二光束以较小的夹角，即较小的光束夹角形成干涉条纹，而干涉角可以影响干涉条纹的疏密程度，从而影响制作的光栅的周期，亦即，干涉角越小，光栅的周期越大，因此可以使用该全息曝光系统20制备出大周期的光栅。

在一种可能的实现方式中，第一针孔滤波器23a和第二针孔滤波器23b对称分布于准直镜24的中心光轴的两侧，第一光束和第二光束的像差相互补偿。

在一种可能的实现方式中，第一光束与第二光束的像差相互补偿至少包括所述第一针孔和所述第二针孔连线方向上的像散的补偿、垂直于主平面方向上的像散的补偿或沿中心光轴方向上的离焦像差的补偿。

如图2所示，在全息曝光系统20中，第一光束和第二光束同时共用一个准直镜24。激光光束经过偏振分光镜21分为两路，分别进入第一针孔滤波器23a和第二针孔滤波器23b，再同时进入准直镜24。第一针孔滤波器23a和第二针孔滤波器23b位于准直镜24的焦平面附近，有一定的离轴量并且对称分布于准直镜24的中心光轴的两侧。通过准直镜24之后的两束光被准直(或接近准直，准直效果与针孔滤波器所在的位置有关)并且具有一定夹角，在准直镜24后形成干涉场。干涉场形成后，将基板放置在该干涉场中，则在基板表面上可以获得均匀的干涉条纹。干涉条纹的周期取决于两束光的夹角，可以通过调节第一针孔滤波器23a和第二针孔滤波器23b之间的距离来改变其出射的两束光束之间的夹角。

如上所述，该全息曝光系统20中，第一光束和第二光束间的夹角较小，因此第一针孔滤波器23a和第二针孔滤波器23b的离轴量较小，引起的光轴非对称性像差项(主要为彗差)较小。另一方面，第一光束和第二光束对称分布于中心光轴的两侧，因此光路本身的对称结构也可以使得光路中的具有对称性的像差项也可以在干涉时相互补偿，包括离焦像差、两个针孔滤波器连线方向像散、垂直于主平面方向像散等。因此，根据这一原理，可以通过调节针孔滤波器的位置来补偿和优化干涉波像差，从而减小光栅的栅线误差。

在一种可能的实现方式中，第一针孔滤波器23a和第二针孔滤波器23b位于准直镜24的焦平面区域。需要说明的是，此处焦平面的区域可以理解为位于准直镜24的焦平面附近的区域，或者恰好位于准直镜24的焦平面所在平面处。

针孔滤波器处在准直镜焦平面附近以获得较好的干涉波像差。这样，第一针孔滤波器23a和第二针孔滤波器23b可以位于准直镜23的焦平面附近的一个较优位置，该位置使得干涉像差中的彗差成分达到较小值。

下面，将对全息曝光系统20中的误差消除方式进行详细说明。可以认为，下文提及的调节方法是涉及曝光光路调节的方法。

如图2所示，定义直角坐标系Oxyz，Ox为针孔滤波器23a和针孔滤波器23b的连线方向，Oy为垂直于主平面的方向，Oz为垂直于平面oxy的方向。如果针孔滤波器23a和针孔滤波器23b都处于理想位置，则干涉区中干涉面上的干涉波像差为较优值。但是，在系统的实际安装和调节过程中，针孔滤波器一般会有毫米量级的位置误差，而单个针孔滤波器在某个方向上的位置误差可能会在干涉波像差里引起对应的像差项，从而会增加波像差，降低光栅栅线的位置精度。针孔滤波器在每个方向上引起的像差分别为：Oz方向误差引起的球状的离焦像差；Ox方向误差引起的0°、90°的像散以及残余的像差；Oy方向误差会引起45°方向的像散。然而，利用全息曝光系统20中的光路特点，可以通过调节两个针孔滤波器之间的相对位置误差来补偿由单个针孔滤波器绝对位置误差引起的波像差，另外，也可以通过同时调节两个针孔滤波器的绝对位置或者通过基板镜架来调节基板25的位置以优化彗差像差。接下来将对具体的调节方法进行说明。

在Oz方向上，只要调节Oz方向上针孔滤波器的位置，使得两个针孔滤波器的误差一致，则离焦像差可以相互补偿。调节Ox或Oy方向上针孔滤波器的位置，使得两个针孔滤波器达到对中心光轴对称的状态则可像散可以相互补偿。需要说明的是，单独调节第一针孔滤波器23a和第二针孔滤波器23b中的一个或者同时调节第一针孔滤波器23a和第二针孔滤波器23b都可以使得第一针孔滤波器23a和第二针孔滤波器23b之间的相对坐标达到调节。调节第一针孔滤波器23a和第二针孔滤波器23b在准直镜24在Oz方向上的相对位置可以补偿干涉波像差中的离焦像差项；调节第一针孔滤波器23a和第二针孔滤波器23b在Ox方向上的相对位置可以补偿干涉波像差中的0°或90°方向的像散；调节第一针孔滤波器23a和第二针孔滤波器23b在Oy方向上的相对位置可以补偿干涉波像差中的45°方向像散。当第一针孔滤波器23a和第二针孔滤波器23b达到对称于准直镜24中心光轴的位置，则干涉波像差中的离焦像差、0°或90°方向像散和45°像散都得到补偿。另外，针孔滤波器在各个方向上的位置误差量与其对应的像差项都满足线性关系，因此在调节误差时，可以通过改变两个针孔滤波器之间的位置，测量在两个不同相对位置对应的像差项，并根据线性关系确定出一条直线方程，从该直线方程可以计算出该像差项为零时两个针孔滤波器应该调节的相对位置，从而快速调节针孔滤波器的位置，使干涉像差得到优化。

需要说明的是，在波面分析中会使用一些几何像差项来分析波面，例如离焦像差、像散、彗差、二阶球差等。通过泽尼克多项式拟合分析可以将波面的像差分解成如上所述的不同像差项，从而得到波面中所包含的像差成分。

需要说明的是，在像差调节过程中，可以使用菲索干涉仪来测量干涉像差的结果。通过干涉仪测量到波面之后使用泽尼克多项式进行分析，分解出波面中的像差成分。根据各像差成分可以推导出针孔滤波器在对应方向上的误差情况，从而进行调节优化。

在上述全息曝光系统20中，第一针孔滤波器23a和第二针孔滤波器23b处于偏离准直镜24的中心光轴的状态，离轴带来的像差项将取决于准直镜24的透镜类型。

在一种可能的实现方式中，准直镜24为普通球面镜或非球面镜。

非球面镜可以较好地降低针孔滤波器离轴带来的像差。

原因是，球面镜为曲面，所以球面镜的球面结构在成像中会与理想透镜系统相比存在较大偏差，该偏差进而体现于各种像差。非球面透镜的透镜曲面为二阶多项式，通过选择合理的设计参数能够使其更接近于理想的透镜系统。因此，使用非球面镜对一个轴外点光源成像所带来的像差比使用球面镜小，成像质量比使用球面镜较好。

如果准直镜24为普通球面镜，可以将第一针孔滤波器23a和第二针孔滤波器23b沿着各自的中心光线移动一定的距离或者沿准直镜24的中心光轴调节基板位置一定距离，使得干涉像差达到较优结果，如此，使用普通球面镜也可以制作出栅线位置精度较高的光栅。本公开对准直镜的具体类型不作限制。

如上所述，全息曝光系统20可以根据实际需要选择使用非球面镜或球面镜作为准直镜24，根据该全息曝光系统20的结构，使用两种类型的准直镜均可以获得栅线位置精度较高的光栅，因此该结构的全息曝光系统20可以被广泛应用。

上述全息曝光系统20中，通过调节第一光束和第二光束之间的相对位置来补偿第一光束和第二光束的绝对位置误差引起的干涉波像差。在全息曝光系统20中，通过同时调节第一光束和第二光束在准直镜24中心光轴方向上的绝对位置或沿准直镜24中心光轴调节基板25的位置来优化干涉波像差中的彗差像差。

前文所述的每一种像差将对应于光束的一个坐标方向或者基板25在中心光轴方向的位置，可以通过调节光束对应的坐标方向或者基板25的坐标方向来补偿像差项。干涉波像差项与对应的第一光束和第二光束相对位置或基板25的位置呈线性关系。

在一种可能的实现方式中，对全息曝光系统20的调节方法可以是反馈调节方法，即先使用全息曝光系统20曝光制作出光栅，并使用干涉仪测量和计算出光栅的干涉波像差项，通过线性关系计算光束在对应方向上需要调节的量，对全息曝光系统20进行反馈调节之后再重复以上的曝光测量过程直到干涉波像差项达到需要优化的范围。

综上，上述全息曝光系统20将第一光束和二光束直接传至所述准直镜24的另一侧，因此通过系统的对称性和优化调节可以利用第一光束和第二光束叠加干涉后形成的全息干涉场的高精度来制备光栅。而且，因为只使用一个准直镜24，不需要考虑干涉角较小时多个准直镜相隔距离有限的问题，所以上述全息曝光系统20可以在占用空间较小的情况下制备大周期的光栅。

图3是根据一示例性实施例的一种全息曝光方法的示意图。在本公开的一个示例性的实施例中，还提供一种用于制作光栅的全息曝光方法，如图3所示，该方法包括：

步骤S1：将光源发出的光束的偏振方向更改。

步骤S2：将光源发出的光束分为第一光束和第二光束。

步骤S3：更改第二光束的偏振方向并使其与第一光束的偏振方向一致。

步骤S4：将第一光束滤波扩束，并将第二光束滤波扩束。

步骤S5：将滤波扩束后的第一光束和第二光束进行准直处理。

步骤S6：将准直后的第一光束和第二光束发送至干涉区，在干涉区的基板表面形成光栅图案

上述方法进行光栅制备时，将第一光束和第二光束直接叠加后再进行准直处理，因此可以利用第一光束和第二光束叠加干涉后形成的全息干涉场的高精度来制备光栅。而且，因为将第一光束与第二光束直接叠加后再进行准直处理，不需要考虑准直处理时第一光束与第二光束间隔距离有限的问题，所以该全息曝光方法可以用于制备大周期的光栅。

在一种可能的实现方式中，在干涉区的基板表面形成光栅图案前，还包括：调整第一光束和/或第二光束，使第一光束和第二光束的像差相互补偿。

在一种可能的实现方式中，第一光束与第二光束的像差相互补偿至少包括所述第一光束和所述第二光束连线方向上的像散的补偿、垂直于主平面方向上的像散的补偿或沿准直镜中心光轴方向上的离焦像差的补偿。

在一种可能的实现方式中，利用普通球面镜或非球面镜对第一光束和第二光束进行准直

在一种可能的实现方式中，根据上述任一实施例中所述的方法，在干涉区的基板表面形成光栅图案，还可以包括：

在基板表面形成光刻胶层；将基板置于干涉区，在干涉区进行曝光；对曝光后的基板进行显影获得光刻胶掩膜。

图4a-图4d是根据一示例性实施例的全息曝光方法制备光栅的工艺示意图。下面将根据图4a-图4d对光栅的制备步骤进行说明。

首先准备好形成光栅用的基板(如图4a所示)，该步骤可以包括对基板的预处理，以清洁基板表面，使得后续步骤中光刻胶更容易涂覆于基板表面。对基板的预处理可以包括去离子水清洗、离子束清洗等方法，本公开对基板表面的预处理方法不作限定。

然后，在基板表面涂覆光刻胶(如图4b所示)，该步骤还可以包括涂覆光刻胶后的烘烤处理，通过烘烤处理以增加后续步骤中形成曝光图形的均匀性。

在基板表面涂覆光刻胶后，将基板放置在干涉区，对基板表面的光刻胶进行曝光处理(如图4c所示)。需要说明的是，曝光的时间和曝光所用光源的强度可以根据实际需要进行选择，本公开对此不作限定。

曝光完成后，对基板表面曝光后的光刻胶进行显影(如图4d所示)，显影完成后，部分光刻胶被去除，形成浮雕光栅图案的光刻胶掩膜。

上述方法中，对基板表面的光刻胶进行曝光的步骤，可以在前述任一所述的全息曝光系统中进行。这样，制备的出的光栅栅线的位置精度高，而且可以进行大周期光栅的制备。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (8)

1.一种用于制作光栅的全息曝光系统，其特征在于，包括第一波片、偏振分光镜、第一针孔滤波器、第二波片、反射镜、第二针孔滤波器、准直镜以及基板支架，

所述第一波片用于改变光源发出光束的偏振方向；

所述偏振分光镜用于将光源发出的光束分为第一光束和第二光束，并将所述第一光束传至所述第一针孔滤波器，将所述第二光束传至所述反射镜；

所述第二波片用于更改所述第二光束的偏振方向并使其与所述第一光束的偏振方向一致；

所述反射镜用于将所述第二光束反射至所述第二针孔滤波器；

所述第一针孔滤波器用于对所述第一光束进行滤波扩束，所述第二针孔滤波器用于对所述第二光束进行滤波扩束，所述第一针孔滤波器和所述第二针孔滤波器将滤波扩束后的所述第一光束和所述第二光束同时发送至准直镜的一侧；

所述准直镜位于所述第一针孔滤波器的中心光轴与所述第二针孔滤波器的中心光轴的交汇处；所述准直镜将所述第一光束和第二光束准直，并发送至准直镜的另一侧以形成干涉区，以便在位于所述干涉区中的基板表面形成光栅图案；

所述基板支架用于安装基板并对所述基板的位置进行调节，

其中，所述第一针孔滤波器和所述第二针孔滤波器对称分布于所述准直镜的中心光轴的两侧，所述第一针孔滤波器与所述第二针孔滤波器的像差相互补偿。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一光束与所述第二光束的像差相互补偿至少包括所述第一针孔和第二针孔连线方向上的像散的补偿、垂直于主平面方向上的像散的补偿或沿所述准直镜的中心光轴方向上的离焦像差的补偿。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一针孔滤波器和所述第二针孔滤波器位于所述准直镜的焦平面区域。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述准直镜为普通球面镜或非球面镜。

5.一种用于制作光栅的全息曝光方法，其特征在于，包括：

将光源发出的光束的偏振方向更改；

将所述光源发出的光束分为第一光束和第二光束；

更改所述第二光束的偏振方向并使其与所述第一光束的偏振方向一致；

将所述第一光束滤波扩束，并将所述第二光束滤波扩束；

将滤波扩束后的所述第一光束和所述第二光束进行准直处理；

将准直后的所述第一光束和所述第二光束发送至干涉区，在所述干涉区的基板表面形成光栅图案，

其中，在所述干涉区的基板表面形成光栅图案前，还包括：

调整所述第一光束和/或所述第二光束，使所述第一光束和所述第二光束的像差相互补偿，

所述将滤波扩束后的所述第一光束和所述第二光束进行准直处理，包括：将滤波扩束后的所述第一光束和所述第二光束同时发送至同一个准直镜进行准直处理。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一光束与所述第二光束的像差相互补偿至少包括所述第一光束和所述第二光束连线方向上的像散的补偿、垂直于主平面方向上的像散的补偿或沿所述准直镜中心光轴方向上的离焦像差的补偿。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，利用普通球面镜或非球面镜对所述第一光束和所述第二光束进行准直。

8.根据权利要求5至7任一所述的方法，其特征在于，在所述干涉区的基板表面形成光栅图案，还包括：

在所述基板表面形成光刻胶层；

将所述基板置于所述干涉区，在所述干涉区进行曝光；

对曝光后的所述基板进行显影形成光刻胶掩膜。

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