CN112526661B - 一种基于电子束曝光机的变栅距光栅传感器制备方法 - Google Patents

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Abstract

为了实现对位移的测量，本发明提出一种基于电子束曝光机的变栅距光栅传感器。本发明采用电子束曝光机制备完成，其中电子束曝光机刻写函数由matlab进行模拟，并通过pioneer函数库进行文件转化，最后将转化文件经由电子束曝光机刻制在玻片上，实现变栅距光栅传感器。

Description

一种基于电子束曝光机的变栅距光栅传感器制备方法
技术领域
本发明属于光波导传感领域，特别涉及一种基于电子束曝光机的变栅距光栅传感器制备方法。
背景技术
随着现代测量技术的发展，传统的光栅加工方式，例如相位掩模版基于激光的曝光法，或是激光直接刻写划线的方法已经不足以满足更加细微的加工结构。为了解决现有阶段的不足，电子束曝光刻写方式应运而生。与传统的刻写方式相比，电子束曝光法由诸多优良特性，例如：电子束曝光技术的精度受到光子在波长尺度上的散射影响。使用的光波长越短，电子束曝光能够达到的精度越高。这样，电子束曝光的精度可以达到纳米量级，从而为制作精细结构的光栅提供了很有用的工具。电子束曝光机的刻制主要基于matlab先进行模拟刻画，再将刻画函数进行文件转化，最后输出到电子束曝光机。
平面变栅距传感器位移传感器是光学传感器的一种，由于其能够有效预防电磁干扰、电磁感应以及雷电引起的电磁冲击在对物体位移量的检测中有着灵敏度高，线性度好的特性，其主要基于光信号通过变栅距栅线后具有的反射性作用实现对物体位移量的检测。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种基于电子束曝光机的变栅距光栅传感器制备方法，可实现对刻写效果的模拟，能精确的反映电子束曝光的玻片图，实现对不同传感器制作、不同刻写图案的精确操控，增加装置的适用性。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于电子束曝光机的变栅距光栅传感器制备方法，所述制备方法包括以下步骤：步骤a、将洁净玻片至于电子束曝光机中央，并且确定好光刻胶剂量，并将矩阵实验室函数文件拷贝至曝光机控制系统中；步骤b、在所述函数文件中确定在25个cm中栅线变化方程：栅线数＝868-9*N+0.0043*(N^2)+4.2667*10^(-5)*N^3；其中，N表示25个cm中的第N个；步骤c、确定光栅栅线长度宽度、占空比和电子束曝光剂量，使用自带函数库绘制出最底端第一根线；步骤d、刻制完1cm的栅线后，使用程序减去每级数递增的栅线距离差进行第二段栅线刻制；步骤e、通过循环精确控制电子束曝光机实现不同栅距的图案刻制；其中，使用函数进行精确的栅线段之间的拼接，实现25cm变栅距玻片的刻写。
优选的，所述光刻胶包括正胶和负胶。
优选的，利用上述方法制备的传感器光栅的栅线之间具有良好的分离度。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明采用电子束曝光进行传感器制作，刻线精密传感器性能好；
2、本发明的变栅距传感器刻写函数能进行任意栅距的刻写，重复性好；
3、本发明可实现对刻写效果的模拟，能精确的反映电子束曝光的玻片图，实现对不同传感器制作、不同刻写图案的精确操控。
应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本发明所要求保护内容的限制。
附图说明
参考随附的附图，本发明更多的目的、功能和优点将通过本发明实施方式的如下描述得以阐明，其中：
图1示意性示出了本发明电子束曝光变栅距函数流程示意图；
图2示意性示出了本发明电子束曝光机示意图；
图3示意性示出了本发明变栅距玻片模拟示意图；
图4示意性示出了本发明变栅距玻片模拟示意图。
图中：
1、电子枪 2、成型孔
3、束偏移器 4、载玻片
具体实施方式
通过参考示范性实施例，本发明的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本发明并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节。
在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。
本文提供了一种基于电子束曝光机的变栅距传感器制作方法，采用电子束曝光机制备完成。主要由矩阵实验室(matlab)进行电子束曝光函数控制，并且模拟栅线刻制图。
为达到上述所列目的，本发明采用的技术方案为：电子束曝光机使用先驱(pioneer)与其自带函数库。
首先确定在25个cm中栅线变化方程：
栅线数＝868-9*N+0.0043*(N.^2)+4.2667*10.^(-5)*N.^3；N表示25个cm中的第N个。并且确定光栅栅线长度宽度以及占空比，电子束曝光剂量，并且使用自带函数库绘制出最底端第一根线。
刻制完1cm的栅线后，在第二段栅线刻制前需要将每级数递增的栅线距离差使用程序自动减去，最后实现循环精确控制电子束曝光机实现不同栅距的图案刻制，具体流程如下图1所示。
其中，使用函数进行精确的栅线段之间的拼接，实现了25cm变栅距玻片的刻写。
电子束曝光机如下图2所示，将洁净玻片至于电子束曝光机中央，并且确定好光刻胶剂量。其中正胶。分辨率高，对比度大，利于剥离，价格低；灵敏度低，耐刻蚀能力较差。负胶。分辨率高，邻近效应小，灵敏度低。并且将matlab函数文件拷贝至曝光机控制系统中，刻画出变栅距玻片，实验中所得的变栅距玻片模拟图如图3与图4所示。
通过matlab刻写模拟图，我们能得到电子束曝光机在使用函数文件进行刻写时，栅线的分布图，从图中可以看到电子束曝光机栅线之间分离度良好，能实现良好的变栅线距离的刻写。
本发明的有益效果：本发明采用电子束曝光进行传感器制作，刻线精密传感器性能好；本发明的变栅距传感器刻写函数能进行任意栅距的刻写，重复性好；可实现对刻写效果的模拟，能精确的反映电子束曝光的玻片图，实现对不同传感器制作、不同刻写图案的精确操控。
结合这里披露的本发明的说明和实践，本发明的其他实施例对于本领域技术人员都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的，本发明的真正范围和主旨均由权利要求所限定。

Claims (2)

1.一种基于电子束曝光机的变栅距光栅传感器制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
步骤a、将洁净玻片置于电子束曝光机中央，并且确定好光刻胶剂量，并将矩阵实验室函数文件拷贝至曝光机控制系统中；
步骤b、在所述函数文件中确定在25个cm中栅线变化方程：栅线数＝868-9*N+0.0043*(N^2)+4.2667*10^(-5)*N^3；其中，N表示25个cm中的第N个；
步骤c、确定光栅栅线长度宽度、占空比和电子束曝光剂量，使用自带函数库绘制出最底端第一根线；
步骤d、刻制完1cm的栅线后，使用程序减去每级数递增的栅线距离差进行第二段栅线刻制；
步骤e、通过循环精确控制电子束曝光机实现不同栅距的图案刻制；其中，使用函数进行精确的栅线段之间的拼接，实现25cm变栅距玻片的刻写。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述光刻胶包括正胶和负胶。
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