CN116430496A - 一种曝光光路复现、光栅复现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种曝光光路复现、光栅复现方法，曝光光路复现方法包括如下步骤：获取参考光栅，参考光栅采用第一曝光光路曝光；利用所述参考光栅搭建第二曝光光路，使得第二曝光光路复现所述第一曝光光路。由于在制作不同光栅周期的光栅时，需要基于光栅周期搭建特定的曝光光路，所以本发明的方法可以复现特定光栅周期的特定曝光光路，进而通过特定光栅周期的曝光光路复现特定光栅周期的光栅。
Description
技术领域
本发明属于光学技术领域，具体涉及一种曝光光路复现、光栅复现方法。
背景技术
按照制作光栅的方法来分，光栅可分为刻划光栅、全息光栅。
同刻划光栅比，全息光栅具有很多优点：不存在固有的周期误差，因而不存在鬼线；光栅的适用范围宽；分辨率高；有效孔径大；生产周期短。离子束刻蚀技术的发展又进一步推动了全息光栅的发展，由此闪耀全息光栅应运而生，全息光栅与离子束刻蚀技术的成功结合，极大地提高了全息光栅的衍射效率。由于全息光栅的上述特点使得它在生产和技术中得到了广泛的应用，而且用于激光器件中作为波长选择元件，在集成光学和光通信方面作为光耦合元件将有着极大的应用潜力。
如图1所示，全息光栅的制作方法一般是将基板旋涂光刻胶，然后将旋涂光刻胶的基板置于搭建的曝光光路系统中，通过两个设定角度的相干光束照射基板上的光刻胶，利用光刻胶记录两个相干光束的干涉条纹，然后经显影工艺转化为浮雕型的光栅掩模，再通过离子束刻蚀把图形转移到介质膜层中。其中，光栅周期与干涉条纹周期相关，而干涉条纹周期与两个相干光束的设定角度相关。
由于不同光栅要求的光栅周期可能不同，所以在制作不同光栅周期的光栅时，需要基于光栅周期搭建特定的曝光光路，而在实际生产中可能需要复现某一特定光栅周期的光栅，所以如何复现特定周期光栅的曝光光路成为亟需解决的问题。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种曝光光路复现、光栅复现方法。
本发明的技术方案如下：
本发明提供一种曝光光路复现方法，包括如下步骤：
获取参考光栅，参考光栅采用第一曝光光路曝光；
利用所述参考光栅搭建第二曝光光路，使得第二曝光光路复现所述第一曝光光路。
进一步的，所述利用所述参考光栅搭建第二曝光光路，使得第二曝光光路复现所述第一曝光光路，包括：
确定复现所述第一曝光光路的第二曝光光路经过所述参考光栅衍射后形成的莫尔条纹分布形态；
通过参考光栅计算第一曝光光路中照射于参考光栅所属基板的第一光束和第二光束的光束夹角、第一光束和参考光栅所属基板的法线的第一分角以及第二光束和参考光栅所属基板的法线的第二分角；其中，光束夹角等于第一分角和第二分角之和；
基于所述光束夹角、第一分角以及第二分角搭建第二曝光光路，使得第二曝光光路经所述参考光栅衍射后形成所述莫尔条纹分布形态。
进一步的，所述确定复现所述第一曝光光路的第二曝光光路经过所述参考光栅衍射后形成的莫尔条纹分布形态，包括：
根据光程差函数理论确定复现所述第一曝光光路的第二曝光光路经过所述参考光栅衍射后形成的莫尔条纹分布形态为莫尔条纹内单个条纹间距达到最大。
进一步的，所述根据光程差函数理论确定复现所述第一曝光光路的第二曝光光路经过所述参考光栅衍射后形成的莫尔条纹分布形态为莫尔条纹内单个条纹间距达到最大，包括：
设计第一曝光光路的第一光路图以及第二曝光光路的第二光路图；
在第一光路图中对第一曝光光路选取第一光线的第一位置和第二光线的第二位置；
在第一光路图中设定参考光栅的衍射发生位置以及原点位置，基于所述衍射发生位置、原点位置、第一光线的第一位置以及第二光线的第二位置计算栅线序号；
在第二光路图中对第二曝光光路选取第三光线的第三位置和第四光线的第四位置，其中，所述第三光线与所述第四光线的光线级次相差为1；
基于所述栅线序号，计算第三光线的第三位置和第四光线的第四位置经参考光栅的所述衍射发生位置衍射后在空间中特定衍射点的光程差；
当第一光线的第一位置和第三光线的第三位置一致，且第二光线的第二位置和第四光线的第四位置一致时，所述光程差为常数，即确定莫尔条纹内单个条纹间距达到最大。
进一步的，通过参考光栅的光栅周期计算所述光束夹角、第一分角以及第二分角。
进一步的，所述基于所述光束夹角、第一分角以及第二分角搭建第二曝光光路，使得第二曝光光路经所述参考光栅衍射后形成所述莫尔条纹分布形态，包括：
在待曝光基板的固定位置放置基材治具，基于所述光束夹角、第一分角以及第二分角确定第二曝光光路中照射所述待曝光基板的第三光束的入射方向以及第四光束的入射方向；其中，基材治具包括X方向位移台、Y方向位移台以及绕Z轴转动的转台；
基于所述第三光束的入射方向以及第四光束的入射方向，确定第一滤波系统的第一放置位置、第二滤波系统的第二放置位置、第一反射镜的第三放置位置、第二反射镜的第四放置位置以及PBS分光棱镜的第五放置位置；
将第一滤波系统置于第一放置位置，将第二滤波系统置于第二放置位置，将第一反射镜置于第三放置位置，将第二反射镜置于第四放置位置，将PBS分光棱镜置于第五放置位置，初步搭建完成第二曝光光路；
激光器发射的细光束入射所述第二曝光光路，经第二曝光光路分为所述第三光束和第四光束，所述第三光束和第四光束入射所述参考光栅发生衍射，微调第二曝光光路，确定第三光束的衍射光束和第四光束的衍射光束干涉形成的莫尔条纹中单个条纹间距最大。
进一步的，所述在待曝光基板的固定位置放置基材治具，基于所述光束夹角、第一分角以及第二分角确定第二曝光光路中照射所述待曝光基板的第三光束的入射方向以及第四光束的入射方向，包括：
设定待曝光基板的固定位置，在设定的待曝光基板的固定位置放置所述基材治具，基材治具上放置平面镜；其中，平面镜和待曝光基板为相同尺寸；
采用第一入射光束入射所述平面镜，通过第一方向旋转转台使得平面镜沿Z轴旋转，直至第一入射光束与其自身反射光束重合，然后通过第二方向旋转转台使得平面镜回转所述第一分角，此时第一入射光束入射位置即第三光束的入射方向；
采用第二入射光束入射所述平面镜，通过第二方向旋转转台使得平面镜沿Z轴旋转，直至第二入射光束与其自身反射光束重合，通过第一方向旋转转台使得平面镜回转所述第二分角，此时第二入射光束入射位置即第四光束的入射方向。
进一步的，所述基于所述第三光束的入射方向以及第四光束的入射方向，确定发射第一点光源的第一滤波系统的第一放置位置、发射第二点光源的第二滤波系统的第二放置位置、第一反射镜的第三放置位置、第二反射镜的第四放置位置以及PBS分光棱镜的第五放置位置，包括：
基于所述第三光束的入射方向以及第四光束的入射方向，确定第一滤波系统的第一放置位置以及第二滤波系统的第二放置位置；
基于所述第一滤波系统的第一放置位置以及第二滤波系统的第二放置位置确定第一反射镜的第三放置位置、第二反射镜的第四放置位置以及PBS分光棱镜的第五放置位置。
进一步的，所述激光器发射的细光束入射所述第二曝光光路，经第二曝光光路分为所述第三光束和第四光束，所述第三光束和第四光束入射所述参考光栅发生衍射，微调第二曝光光路，确定第三光束的衍射光束和第四光束的衍射光束干涉形成的莫尔条纹中单个条纹间距最大，包括：
将参考光栅替换所述平面镜置于所述基材治具上；
激光器发射的细光束入射所述PBS分光棱镜，经PBS分光棱镜反射的第一细光束入射所述第一反射镜，经PBS分光棱镜透射的第二细光束入射所述第二反射镜；
调整第一反射镜的偏摆姿态以及第二反射镜的偏摆姿态，使得第一细光束以及第二细光束经所述参考光栅的相同位置发生衍射后的第一细光束的衍射点和第二细光束的衍射点重合；
第一反射镜的反射光入射所述第一滤波系统，第二反射镜的反射光入射第二滤波系统；
第一滤波系统发射第一点光源，第二滤波系统发射第二点光源，组成第一点光源的第三光束以及组成第二点光源的第四光束入射所述参考光栅；
微调第一滤波系统的位置以及第二滤波系统的位置，确定第三光束的衍射光束和第四光束的衍射光束干涉形成的莫尔条纹中单个条纹间距最大。
进一步的，所述微调第一滤波系统以及第二滤波系统的位置，确定第三光束的衍射光束和第四光束的衍射光束干涉形成的莫尔条纹中单个条纹间距最大，包括：
在第一反射镜或者第二反射镜上设置压电陶瓷；
调整第一滤波系统以及第二滤波系统的X方向位移台、Y方向位移台以及Z轴方向升降台；
在调整过程中，驱动所述压电陶瓷移动，从而带动与压电陶瓷连接的第一反射镜或者第二反射镜移动，使得入射第一滤波器的第一反射镜的反射光或者入射第二滤波器的第二反射镜的反射光的光程发生变化，实现莫尔条纹的动态移动；
直至确定莫尔条纹的动态移动为平行移动，则认定第三光束的衍射光束和第四光束的衍射光束干涉形成的莫尔条纹中单个条纹间距最大。
进一步的，莫尔条纹中单个条纹间距最大，但莫尔条纹呈现不均匀分布状态时，还包括如下操作：
再次微调第一滤波系统以及第二滤波系统的位置，确定第三光束的衍射光束和第四光束的衍射光束干涉形成的莫尔条纹中单个条纹间距最大；
沿Z轴转动参考光栅，确定第三光束的衍射光束和第四光束的衍射光束干涉形成的莫尔条纹中单个条纹间距最大。
进一步的，所述再次微调第一滤波系统以及第二滤波系统的位置，确定第三光束的衍射光束和第四光束的衍射光束干涉形成的莫尔条纹中单个条纹间距最大，包括：
在第一反射镜或者第二反射镜设置压电陶瓷；
调整第一滤波系统以及第二滤波系统的X方向位移台、Y方向位移台以及Z轴方向升降台；
在调整过程中，驱动所述压电陶瓷移动，从而带动与压电陶瓷连接的第一反射镜或者第二反射镜移动，使得入射第一滤波器的第一反射镜的反射光或者入射第二滤波器的第二反射镜的反射光的光程发生变化，实现莫尔条纹的动态移动；
直至确定莫尔条纹的动态移动为平行移动，则认定第三光束的衍射光束和第四光束的衍射光束干涉形成的莫尔条纹中单个条纹间距最大。
进一步的，所述沿Z轴转动参考光栅，确定第三光束的衍射光束和第四光束的衍射光束干涉形成的莫尔条纹中单个条纹间距最大，包括：
在第一反射镜或者第二反射镜设置压电陶瓷；
转动所述转台使得参考光栅沿Z轴转动；
在转动过程中，驱动所述压电陶瓷移动，从而带动与压电陶瓷连接的第一反射镜或者第二反射镜移动，使得入射第一滤波器的第一反射镜的反射光或者入射第二滤波器的第二反射镜的反射光的光程发生变化，实现莫尔条纹的动态移动；
直至确定莫尔条纹的动态移动为平行移动，则认定第三光束的衍射光束和第四光束的衍射光束干涉形成的莫尔条纹中单个条纹间距最大。
进一步的，在调整第一反射镜的偏摆姿态以及第二反射镜的偏摆姿态之前，还包括：
调整参考光栅的位置，使得第一细光束以及第二细光束经所述参考光栅发生衍射后，第一细光束的衍射点和第二细光束的衍射点保持同一水平。
对应的，本发明还提供一种光栅复现方法，包括如下步骤：
采用上述曝光光路复现方法中的所述第二曝光光路对设置光刻胶的待曝光基板进行曝光，得到性质周期性改变的光刻胶掩膜；
对所述光刻胶掩膜进行显影操作，得到光刻胶光栅掩膜；
对所述光刻胶光栅掩膜进行离子束刻蚀，经清洗后得到复现所述参考光栅的刻蚀光栅。
进一步的，所述第二曝光光路对设置光刻胶的待曝光基板进行曝光，得到光刻胶掩膜，包括：
在清洁的待曝光基板上旋涂光刻胶，得到光刻胶掩膜；
将光刻胶掩膜置于所述第二曝光光路内进行曝光，得到性质周期性改变的光刻胶掩膜。
和现有技术比，本发明的技术方案具有如下有益效果：
本发明提供一种曝光光路复现方法，先获取采用第一曝光光路曝光的参考光栅，然后利用参考光栅搭建第二曝光光路，使得第二曝光光路复现第一曝光光路。由于在制作不同光栅周期的光栅时，需要基于光栅周期搭建特定的曝光光路，所以本发明的方法可以复现特定光栅周期的特定曝光光路，进而通过特定光栅周期的曝光光路复现特定光栅周期的光栅。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有全息光栅的制作方法流程图；
图2为本发明第一曝光光路或者第二曝光光路的结构图；
图3为示意设计的第一光路图和第二光路图的整合示意图；
图4为搭建第二曝光光路过程中设于基材治具的平面镜、第一滤波系统以及第二滤波系统的相对位置示意图；
图5为莫尔条纹不均匀分布形态图；
图6为莫尔条纹均匀分布形态图。
其中，1-PBS分光棱镜，2-第一反射镜，3-第二反射镜，4-第一滤波系统，4-1-第一显微镜，4-2-第一针孔，5-第二滤波系统，5-1-第二显微镜，5-2-第二针孔，6-基材治具。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本文中，术语“第一”、“第二”和其它类似词语并不意在暗示任何顺序、数量和重要性，而是仅仅用于对不同的元件进行区分。在本文中，术语“一”、“一个”和其它类似词语并不意在表示只存在一个所述事物，而是表示有关描述仅仅针对所述事物中的一个，所述事物可能具有一个或多个。在本文中，术语“包含”、“包括”和其它类似词语意在表示逻辑上的相互关系，而不能视作表示空间结构上的关系。例如，“A包括B”意在表示在逻辑上B属于A，而不表示在空间上B位于A的内部。另外，术语“包含”、“包括”和其它类似词语的含义应视为开放性的，而非封闭性的。例如，“A包括B”意在表示B属于A，但是B不一定构成A的全部，A还可能包括C、D、E等其它元素。
在本文中，术语“实施例”、“本实施例”、“优选实施例”、“一个实施例”并不表示有关描述仅仅适用于一个特定的实施例，而是表示这些描述还可能适用于另外一个或多个实施例中。本领域技术人员应理解，在本文中，任何针对某一个实施例所做的描述都可以与另外一个或多个实施例中的有关描述进行替代、组合、或者以其它方式结合，所述替代、组合、或者以其它方式结合所产生的新实施例是本领域技术人员能够容易想到的，属于本发明的保护范围。
在本文的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
本发明提供一种曝光光路复现方法，总体构思如下：
S1获取参考光栅，参考光栅采用第一曝光光路曝光。
S2利用参考光栅搭建第二曝光光路，使得第二曝光光路复现第一曝光光路。
其中，对于获取参考光栅，参考光栅采用第一曝光光路曝光：
这里的参考光栅即想要进行复现的光栅，可以从现有光栅中选取。
如图2所示，第一曝光光路包括PBS分光棱镜1，第一反射镜2、第二反射镜3、第一滤波系统4、第二滤波系统5以及基材治具6，第一滤波系统4包括第一显微镜4-1和第一针孔4-2，第二滤波系统5包括第二显微镜5-1和第二针孔5-2。
其中，对于利用参考光栅搭建第二曝光光路，使得第二曝光光路复现第一曝光光路，包括如下步骤：
S1确定复现第一曝光光路的第二曝光光路经过参考光栅衍射后形成的莫尔条纹分布形态。
具体的，
根据光程差函数理论确定复现第一曝光光路的第二曝光光路经过所述参考光栅衍射后形成的莫尔条纹分布形态为莫尔条纹内单个条纹间距达到最大。
详细操作示例如下：
首先，设计第一曝光光路的第一光路图以及第二曝光光路的第二光路图。
然后，在第一光路图中对第一曝光光路选取第一光线的第一位置和第二光线的第二位置。
然后，在第一光路图中设定参考光栅的衍射发生位置以及原点位置，基于衍射发生位置、原点位置、第一光线的第一位置以及第二光线的第二位置计算栅线序号。
然后，在第二光路图中对第二曝光光路选取第三光线的第三位置和第四光线的第四位置，其中，第三光线和第四光线的光线级次相差为1。
然后，基于上述栅线序号，计算第三光线的第三位置和第四光线的第四位置经参考光栅的上述衍射发生位置衍射后在空间中特定衍射点的光程差。
最后，判断当第一光线的第一位置和第三光线的第三位置一致，且第二光线的第二位置和第四光线的第四位置一致时，上述光程差为常数，即确定莫尔条纹内单个条纹间距达到最大。
如图3所示，为示意设计的第一光路图（图3中的（a））和第二光路图（图3中的（b））的整合示意图，在第一光路图中对第一曝光光路选择第一光线的第一位置
和第二光线的第二位置/>
。
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取决于第一曝光光路。
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基于光程差函数理论推导：
将上述公式（1）代入公式（4）中可得：
上述公式（1）-（5）中，
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无关的常数，即确定莫尔条纹内单个条纹间距达到最大。
S2通过参考光栅计算第一曝光光路中照射于参考光栅所属基板的第一光束和第二光束的光束夹角、第一光束和参考光栅所属基板的法线的第一分角以及第二光束和参考光栅所属基板的法线的第二分角；其中，光束夹角等于第一分角和第二分角之和。
具体的，可通过参考光栅的光栅周期计算上述光束夹角、第一分角以及第二分角。
S3基于光束夹角、第一分角以及第二分角搭建第二曝光光路，使得第二曝光光路经参考光栅衍射后形成上述莫尔条纹分布形态，即莫尔条纹内单个条纹间距达到最大。
包括如下操作：
S3-1在待曝光基板的固定位置放置基材治具，基于上述光束夹角、第一分角以及第二分角确定第二曝光光路中照射待曝光基板的第三光束的入射方向以及第四光束的入射方向；其中，基材治具包括X方向位移台（图4中X）、Y方向位移台（图4中Y）以及绕Z轴转动的转台（图4中Z）。
具体的，
设定待曝光基板的固定位置，在设定的待曝光基板的固定位置放置上述基材治具，基材治具上放置平面镜；其中，平面镜和待曝光基板为相同尺寸。这里的待曝光基板的固定位置的设定没有位置要求，本领域技术人员可以根据方便进行放置。
采用第一入射光束入射平面镜，通过第一方向旋转转台使得平面镜沿Z轴旋转，直至第一入射光束与其自身反射光束重合，然后通过第二方向旋转转台使得平面镜回转第一分角，此时第一入射光束入射位置即第三光束的入射方向（即图4中与平面镜法线相距角度
的光线）。
采用第二入射光束入射所述平面镜，通过第二方向旋转转台使得平面镜沿Z轴旋转，直至第二入射光束与其自身反射光束重合，然后通过第一方向旋转转台使得平面镜回转所述第二分角，此时第二入射光束入射位置即第四光束的入射方向（即图4中与平面镜法线相距角度
的光线）。
需要说明的是，这里的“第一方向”以及“第二方向”可以为顺时针方向，也可以为逆时针方向，且第一方向和第二方向的方向不同，即若第一方向为逆时针方向，则第二方向为顺时针方向，若第一方向为顺时针方向，则第二方向为逆时针方向。
S3-2基于第三光束的入射方向以及第四光束的入射方向，确定第一滤波系统的第一放置位置、第二滤波系统的第二放置位置、第一反射镜的第三放置位置、第二反射镜的第四放置位置以及PBS分光棱镜的第五放置位置。
具体的，
先基于第三光束的入射方向以及第四光束的入射方向，确定第一滤波系统的第一放置位置以及第二滤波系统的第二放置位置。即在第三光束的入射方向上设定第一滤波系统到基材治具的光线距离R1（如图4所示）,将在第三光束的入射方向上与基材治具相距光线距离R1的位置作为第一滤波系统的第一放置位置，在第四光束的入射方向上设定第二滤波系统到基材治具的光线距离为R2（如图4所示），将在第四光束入射方向上与基材治具相距光线距离R2的位置作为第二滤波系统的第二放置位置。
然后基于第一滤波系统的第一放置位置以及第二滤波系统的第二放置位置确定第一反射镜的第三放置位置、第二反射镜的第四放置位置以及PBS分光棱镜的第五放置位置。
由于第一滤波系统的第一放置位置以及第二滤波系统的第二放置位置已经确定，需要以此来设定第一反射镜的第三放置位置、第二反射镜的第四放置位置以及PBS分光棱镜的第五放置位置，确保经PBS分光棱镜反射的第一细光束入射第一反射镜，第一反射镜的反射光入射第一滤波系统，以及确保经PBS分光棱镜透射的第二细光束入射第二反射镜，第二反射镜的反射光入射第二滤波系统。
为了便于第一反射镜的反射光入射第一滤波系统以及第二反射镜的反射光入射第二滤波系统，可以在第一反射镜底端和/或第二反射镜底端安装平移台，使得第一反射镜的反射光入射第一滤波系统以及第二反射镜的反射光入射第二滤波系统的自由度大大增加，并且，可进一步增加第一反射镜和第二反射镜的数目，使得第一反射镜的反射光入射第一滤波系统以及第二反射镜的反射光入射第二滤波系统的自由度进一步增加。
S3-3将第一滤波系统置于第一放置位置，将第二滤波系统置于第二放置位置，将第一反射镜置于第三放置位置，将第二反射镜置于第四放置位置，将PBS分光棱镜置于第五放置位置，初步搭建完成第二曝光光路。
S3-4激光器发射的细光束入射第二曝光光路，经第二曝光光路分为第三光束和第四光束，第三光束和第四光束入射参考光栅发生衍射，微调第二曝光光路，确定第三光束的衍射光束和第四光束的衍射光束干涉形成的莫尔条纹中单个条纹间距最大。
具体的，
S3-4-1将参考光栅替换平面镜置于基材治具上。
S3-4-2激光器发射的细光束入射PBS分光棱镜，经PBS分光棱镜反射的第一细光束入射第一反射镜，经PBS分光棱镜透射的第二细光束入射第二反射镜。
S3-4-3调整参考光栅的位置，即保证参考光栅的栅线与Z轴平行，从而使得第一细以及第二细光束经参考光栅发生衍射后，第一细光束的衍射点和第二细光束的衍射点保持同一水平，从而易于保证第一细光束和第二细光束处于同一水平面。
S3-4-4调整第一反射镜的偏摆姿态以及第二反射镜的偏摆姿态，使得第一细光束以及第二细光束经参考光栅的相同位置发生衍射后的第一细光束的衍射点和第二细光束的衍射点重合。
S3-4-5第一反射镜的反射光入射第一滤波系统，第二反射镜的反射光入射第二滤波系统。
S3-4-6第一滤波系统发射第一点光源，第二滤波系统发射第二点光源，组成第一点光源的第三光束以及组成第二点光源的第四光束入射参考光栅。
上述激光器发射的细光束直接进入PBS分光棱镜进行分光操作的话，若激光器的出光功率出现波动的话，则需要调节曝光时间，为了解决这个问题，可以对激光器发射的细光束入射PBS分光棱镜的光强总量进行控制，示例性的，先将激光器发射的细光束入射二分之一波片，使得只有特定偏振态的光波通过二分之一波片，进而控制入射PBS分光棱镜的细光束的光强总量，并控制PBS分光棱镜的光强能量分配。
激光器发射的细光束入射PBS分光棱镜后，经PBS分光棱镜透射的第二细光束会变为横向波，由于横向波不太适合干涉，所以可以在PBS分光棱镜和第二反射镜之间设置二分之一波片，将经PBS分光棱镜透射的第二细光束变为纵向波，便于后续光束干涉操作。
S3-4-7微调第一滤波系统的位置以及第二滤波系统的位置，确定第三光束的衍射光束和第四光束的衍射光束干涉形成的莫尔条纹中单个条纹间距最大。
具体的，可以采用如下两种方案：
方案1：
在第一反射镜上设置压电陶瓷。
调整第一滤波系统以及第二滤波系统的X方向位移台、Y方向位移台以及Z轴方向升降台，如图4所示，第一滤波系统为X1方向位移台（图4中的X1）、Y1方向位移台（图4中的Y1）以及Z1轴方向升降台（图4中的Z1），第二滤波系统为X2方向位移台（图4中的X2）、Y2方向位移台（图4中的Y2）以及Z2轴方向升降台（图4中的Z2）。
在调整过程中，采用电信号驱动压电陶瓷移动，从而带动与压电陶瓷连接的第一反射镜移动，使得入射第一滤波器的第一反射镜的反射光的光程发生变化，实现莫尔条纹的动态移动。
采用人眼或者干涉仪判断莫尔条纹的动态移动形态，直至确定莫尔条纹的动态移动为平行移动，则认定第三光束的衍射光束和第四光束的衍射光束干涉形成的莫尔条纹中单个条纹间距最大。
方案2：
在第二反射镜上设置压电陶瓷。
调整第一滤波系统以及第二滤波系统的X方向位移台、Y方向位移台以及Z轴方向升降台，如图4所示，第一滤波系统为X1方向位移台、Y1方向位移台以及Z1轴方向升降台，第二滤波系统为X2方向位移台、Y2方向位移台以及Z2轴方向升降台。
在调整过程中，采用电信号驱动压电陶瓷移动，从而带动与压电陶瓷连接的第二反射镜移动，使得入射第二滤波器的第二反射镜的反射光的光程发生变化，实现莫尔条纹的动态移动。
采用人眼或者干涉仪判断莫尔条纹的动态移动形态，直至确定莫尔条纹的动态移动为平行移动，则认定第三光束的衍射光束和第四光束的衍射光束干涉形成的莫尔条纹中单个条纹间距最大。
在上述步骤S3-4中，通过微调第二曝光光路，确定第三光束的衍射光束和第四光束的衍射光束干涉形成的莫尔条纹中单个条纹间距最大，理论上莫尔条纹应该是均匀分布，但有时会出现莫尔条纹呈现不均匀分布状态（如图5所示），这说明第二曝光光路和第一曝光光路还是有细微区别，使得莫尔条纹呈现的是像散分布。作为优选实施方式，若出现莫尔条纹呈现像散分布，进行如下操作处理：
S3-5-1再次微调第一滤波系统以及第二滤波系统的位置，确定第三光束的衍射光束和第四光束的衍射光束干涉形成的莫尔条纹中单个条纹间距最大。
具体的，可以采用如下两种方案：
方案1：
在第一反射镜上设置压电陶瓷。
调整第一滤波系统以及第二滤波系统的X方向位移台、Y方向位移台以及Z轴方向升降台，如图4所示，第一滤波系统为X1方向位移台、Y1方向位移台以及Z1轴方向升降台，第二滤波系统为X2方向位移台、Y2方向位移台以及Z2轴方向升降台。
在调整过程中，采用电信号驱动压电陶瓷移动，从而带动与压电陶瓷连接的第一反射镜移动，使得入射第一滤波器的第一反射镜的反射光的光程发生变化，实现莫尔条纹的动态移动。
采用人眼或者干涉仪判断莫尔条纹的动态移动形态，直至确定莫尔条纹的动态移动为平行移动，则认定第三光束的衍射光束和第四光束的衍射光束干涉形成的莫尔条纹中单个条纹间距最大。
方案2：
在第二反射镜上设置压电陶瓷。
调整第一滤波系统以及第二滤波系统的X方向位移台、Y方向位移台以及Z轴方向升降台，如图4所示，第一滤波系统为X1方向位移台、Y1方向位移台以及Z1轴方向升降台，第二滤波系统为X2方向位移台、Y2方向位移台以及Z2轴方向升降台。
在调整过程中，采用电信号驱动压电陶瓷移动，从而带动与压电陶瓷连接的第二反射镜移动，使得入射第二滤波器的第二反射镜的反射光的光程发生变化，实现莫尔条纹的动态移动。
采用人眼或者干涉仪判断莫尔条纹的动态移动形态，直至确定莫尔条纹的动态移动为平行移动，则认定第三光束的衍射光束和第四光束的衍射光束干涉形成的莫尔条纹中单个条纹间距最大。
S3-5-2沿Z轴转动参考光栅，确定第三光束的衍射光束和第四光束的衍射光束干涉形成的莫尔条纹中单个条纹间距最大。
具体的，可以采用如下两种方案：
方案1：
在第一反射镜上设置压电陶瓷。
转动转台使得参考光栅沿Z轴转动。
在转动过程中，采用电信号驱动压电陶瓷移动，从而带动与压电陶瓷连接的第一反射镜移动，使得入射第一滤波器的第一反射镜的反射光的光程发生变化，实现莫尔条纹的动态移动。
采用人眼或者干涉仪判断莫尔条纹的动态移动形态，直至确定莫尔条纹的动态移动为平行移动，则认定第三光束的衍射光束和第四光束的衍射光束干涉形成的莫尔条纹中单个条纹间距最大。
方案2：
在第二反射镜上设置压电陶瓷。
转动转台使得参考光栅沿Z轴转动。
在转动过程中，采用电信号驱动压电陶瓷移动，从而带动与压电陶瓷连接的第二反射镜移动，使得入射第二滤波器的第二反射镜的反射光的光程发生变化，实现莫尔条纹的动态移动。
采用人眼或者干涉仪判断莫尔条纹的动态移动形态，直至确定莫尔条纹的动态移动为平行移动，则认定第三光束的衍射光束和第四光束的衍射光束干涉形成的莫尔条纹中单个条纹间距最大。
需要说明的是，理论上在执行上述S3-5-2步骤之后，即无需调节滤波系统的位置，但由于实际光路存在误差，可能还需要再次调整第一滤波系统或第二滤波系统的X方向位移台、Y方向位移台以及Z轴方向升降台，以保证莫尔条纹中单个条纹间距最大。
通过上述操作，第三光束的衍射光束和第四光束的衍射光束干涉形成的莫尔条纹中单个条纹间距最大，且莫尔条纹呈现均匀分布，如图6所示。
本发明还提供采用上述第二曝光光路对参考光栅进行复现的方法，包括如下步骤：
P1采用上述搭建的第二曝光光路对设置光刻胶的待曝光基板进行曝光，得到光刻胶掩膜。
具体的，
在清洁的待曝光基板上旋涂光刻胶，得到光刻胶掩膜。
将光刻胶掩膜置于上述搭建的第二曝光光路内进行曝光，得到性质周期性改变的光刻胶掩膜。
P2对性质周期性改变的光刻胶掩膜进行显影操作，得到光刻胶光栅掩膜。
具体的，将性质周期性改变的光刻胶掩膜放置在显影液中进行显影操作，光刻胶的特定部分被显影液侵蚀，使得光刻胶形成周期性图案，即得到光刻胶光栅掩模。
P3对光刻胶光栅掩膜进行离子束刻蚀，经清洗后得到复现所述参考光栅的刻蚀光栅。
具体的，对待曝光基板没有光刻胶区域进行离子束刻蚀，然后清洗得到具有周期结构的光栅，此光栅与参考光栅具有相同的光栅周期，即得到参考光栅的复现光栅。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (16)
1.一种曝光光路复现方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取参考光栅，参考光栅采用第一曝光光路曝光；
利用所述参考光栅搭建第二曝光光路，使得第二曝光光路复现所述第一曝光光路。
2.根据权利要求1所述的曝光光路复现方法，其特征在于，所述利用所述参考光栅搭建第二曝光光路，使得第二曝光光路复现所述第一曝光光路，包括：
确定复现所述第一曝光光路的第二曝光光路经过所述参考光栅衍射后形成的莫尔条纹分布形态；
通过参考光栅计算第一曝光光路中照射于参考光栅所属基板的第一光束和第二光束的光束夹角、第一光束和参考光栅所属基板的法线的第一分角以及第二光束和参考光栅所属基板的法线的第二分角；其中，光束夹角等于第一分角和第二分角之和；
基于所述光束夹角、第一分角以及第二分角搭建第二曝光光路，使得第二曝光光路经所述参考光栅衍射后形成所述莫尔条纹分布形态。
3.根据权利要求2所述的曝光光路复现方法，其特征在于，所述确定复现所述第一曝光光路的第二曝光光路经过所述参考光栅衍射后形成的莫尔条纹分布形态，包括：
根据光程差函数理论确定复现所述第一曝光光路的第二曝光光路经过所述参考光栅衍射后形成的莫尔条纹分布形态为莫尔条纹内单个条纹间距达到最大。
4.根据权利要求3所述的曝光光路复现方法，其特征在于，所述根据光程差函数理论确定复现所述第一曝光光路的第二曝光光路经过所述参考光栅衍射后形成的莫尔条纹分布形态为莫尔条纹内单个条纹间距达到最大，包括：
设计第一曝光光路的第一光路图以及第二曝光光路的第二光路图；
在第一光路图中对第一曝光光路选取第一光线的第一位置和第二光线的第二位置；
在第一光路图中设定参考光栅的衍射发生位置以及原点位置，基于所述衍射发生位置、原点位置、第一光线的第一位置以及第二光线的第二位置计算栅线序号；
在第二光路图中对第二曝光光路选取第三光线的第三位置和第四光线的第四位置，其中，所述第三光线与所述第四光线的光线级次相差为1；
基于所述栅线序号，计算第三光线的第三位置和第四光线的第四位置经参考光栅的所述衍射发生位置衍射后在空间中特定衍射点的光程差；
当第一光线的第一位置和第三光线的第三位置一致，且第二光线的第二位置和第四光线的第四位置一致时，所述光程差为常数，即确定莫尔条纹内单个条纹间距达到最大。
5.根据权利要求2所述的曝光光路复现方法，其特征在于，通过参考光栅的光栅周期计算所述光束夹角、第一分角以及第二分角。
6.根据权利要求2所述的曝光光路复现方法，其特征在于，所述基于所述光束夹角、第一分角以及第二分角搭建第二曝光光路，使得第二曝光光路经所述参考光栅衍射后形成所述莫尔条纹分布形态，包括：
在待曝光基板的固定位置放置基材治具，基于所述光束夹角、第一分角以及第二分角确定第二曝光光路中照射所述待曝光基板的第三光束的入射方向以及第四光束的入射方向；其中，基材治具包括X方向位移台、Y方向位移台以及绕Z轴转动的转台；
基于所述第三光束的入射方向以及第四光束的入射方向，确定第一滤波系统的第一放置位置、第二滤波系统的第二放置位置、第一反射镜的第三放置位置、第二反射镜的第四放置位置以及PBS分光棱镜的第五放置位置；
将第一滤波系统置于第一放置位置，将第二滤波系统置于第二放置位置，将第一反射镜置于第三放置位置，将第二反射镜置于第四放置位置，将PBS分光棱镜置于第五放置位置，初步搭建完成第二曝光光路；
激光器发射的细光束入射所述第二曝光光路，经第二曝光光路分为所述第三光束和第四光束，所述第三光束和第四光束入射所述参考光栅发生衍射，微调第二曝光光路，确定第三光束的衍射光束和第四光束的衍射光束干涉形成的莫尔条纹中单个条纹间距最大。
7.根据权利要求6所述的曝光光路复现方法，其特征在于，所述在待曝光基板的固定位置放置基材治具，基于所述光束夹角、第一分角以及第二分角确定第二曝光光路中照射所述待曝光基板的第三光束的入射方向以及第四光束的入射方向，包括：
设定待曝光基板的固定位置，在设定的待曝光基板的固定位置放置所述基材治具，基材治具上放置平面镜；其中，平面镜和待曝光基板为相同尺寸；
采用第一入射光束入射所述平面镜，通过第一方向旋转转台使得平面镜沿Z轴旋转，直至第一入射光束与其自身反射光束重合，然后通过第二方向旋转转台使得平面镜回转所述第一分角，此时第一入射光束入射位置即第三光束的入射方向；
采用第二入射光束入射所述平面镜，通过第二方向旋转转台使得平面镜沿Z轴旋转，直至第二入射光束与其自身反射光束重合，然后通过第一方向旋转转台使得平面镜回转所述第二分角，此时第二入射光束入射位置即第四光束的入射方向。
8.根据权利要求6所述的曝光光路复现方法，其特征在于，所述基于所述第三光束的入射方向以及第四光束的入射方向，确定发射第一点光源的第一滤波系统的第一放置位置、发射第二点光源的第二滤波系统的第二放置位置、第一反射镜的第三放置位置、第二反射镜的第四放置位置以及PBS分光棱镜的第五放置位置，包括：
基于所述第三光束的入射方向以及第四光束的入射方向，确定第一滤波系统的第一放置位置以及第二滤波系统的第二放置位置；
基于所述第一滤波系统的第一放置位置以及第二滤波系统的第二放置位置确定第一反射镜的第三放置位置、第二反射镜的第四放置位置以及PBS分光棱镜的第五放置位置。
9.根据权利要求7所述的曝光光路复现方法，其特征在于，所述激光器发射的细光束入射所述第二曝光光路，经第二曝光光路分为所述第三光束和第四光束，所述第三光束和第四光束入射所述参考光栅发生衍射，微调第二曝光光路，确定第三光束的衍射光束和第四光束的衍射光束干涉形成的莫尔条纹中单个条纹间距最大，包括：
将参考光栅替换所述平面镜置于所述基材治具上；
激光器发射的细光束入射所述PBS分光棱镜，经PBS分光棱镜反射的第一细光束入射所述第一反射镜，经PBS分光棱镜透射的第二细光束入射所述第二反射镜；
调整第一反射镜的偏摆姿态以及第二反射镜的偏摆姿态，使得第一细光束以及第二细光束经所述参考光栅的相同位置发生衍射后的第一细光束的衍射点和第二细光束的衍射点重合；
第一反射镜的反射光入射所述第一滤波系统，第二反射镜的反射光入射第二滤波系统；
第一滤波系统发射第一点光源，第二滤波系统发射第二点光源，组成第一点光源的第三光束以及组成第二点光源的第四光束入射所述参考光栅；
微调第一滤波系统的位置以及第二滤波系统的位置，确定第三光束的衍射光束和第四光束的衍射光束干涉形成的莫尔条纹中单个条纹间距最大。
10.根据权利要求9所述的曝光光路复现方法，其特征在于，所述微调第一滤波系统以及第二滤波系统的位置，确定第三光束的衍射光束和第四光束的衍射光束干涉形成的莫尔条纹中单个条纹间距最大，包括：
在第一反射镜或者第二反射镜上设置压电陶瓷；
调整第一滤波系统以及第二滤波系统的X方向位移台、Y方向位移台以及Z轴方向升降台；
在调整过程中，驱动所述压电陶瓷移动，从而带动与压电陶瓷连接的第一反射镜或者第二反射镜移动，使得入射第一滤波器的第一反射镜的反射光或者入射第二滤波器的第二反射镜的反射光的光程发生变化，实现莫尔条纹的动态移动；
直至确定莫尔条纹的动态移动为平行移动，则认定第三光束的衍射光束和第四光束的衍射光束干涉形成的莫尔条纹中单个条纹间距最大。
11.根据权利要求9所述的曝光光路复现方法，其特征在于，莫尔条纹中单个条纹间距最大，但莫尔条纹呈现不均匀分布状态时，还包括如下操作：
再次微调第一滤波系统以及第二滤波系统的位置，确定第三光束的衍射光束和第四光束的衍射光束干涉形成的莫尔条纹中单个条纹间距最大；
沿Z轴转动参考光栅，确定第三光束的衍射光束和第四光束的衍射光束干涉形成的莫尔条纹中单个条纹间距最大。
12.根据权利要求11所述的曝光光路复现方法，其特征在于，所述再次微调第一滤波系统以及第二滤波系统的位置，确定第三光束的衍射光束和第四光束的衍射光束干涉形成的莫尔条纹中单个条纹间距最大，包括：
在第一反射镜或者第二反射镜设置压电陶瓷；
调整第一滤波系统以及第二滤波系统的X方向位移台、Y方向位移台以及Z轴方向升降台；
在调整过程中，驱动所述压电陶瓷移动，从而带动与压电陶瓷连接的第一反射镜或者第二反射镜移动，使得入射第一滤波器的第一反射镜的反射光或者入射第二滤波器的第二反射镜的反射光的光程发生变化，实现莫尔条纹的动态移动；
直至确定莫尔条纹的动态移动为平行移动，则认定第三光束的衍射光束和第四光束的衍射光束干涉形成的莫尔条纹中单个条纹间距最大。
13.根据权利要求11所述的曝光光路复现方法，其特征在于，所述沿Z轴转动参考光栅，确定第三光束的衍射光束和第四光束的衍射光束干涉形成的莫尔条纹中单个条纹间距最大，包括：
在第一反射镜或者第二反射镜设置压电陶瓷；
转动所述转台使得参考光栅沿Z轴转动；
在转动过程中，驱动所述压电陶瓷移动，从而带动与压电陶瓷连接的第一反射镜或者第二反射镜移动，使得入射第一滤波器的第一反射镜的反射光或者入射第二滤波器的第二反射镜的反射光的光程发生变化，实现莫尔条纹的动态移动；
直至确定莫尔条纹的动态移动为平行移动，则认定第三光束的衍射光束和第四光束的衍射光束干涉形成的莫尔条纹中单个条纹间距最大。
14.根据权利要求9所述的曝光光路复现方法，其特征在于，在调整第一反射镜的偏摆姿态以及第二反射镜的偏摆姿态之前，还包括：
调整参考光栅的位置，使得第一细光束以及第二细光束经所述参考光栅发生衍射后，第一细光束的衍射点和第二细光束的衍射点保持同一水平。
15.一种光栅复现方法，其特征在于，包括如下步骤：
采用如权利要求1-14任一项所述曝光光路复现方法中的第二曝光光路对设置光刻胶的待曝光基板进行曝光，得到性质周期性改变的光刻胶掩膜；
对所述光刻胶掩膜进行显影操作，得到光刻胶光栅掩膜；
对所述光刻胶光栅掩膜进行离子束刻蚀，经清洗后得到复现所述参考光栅的刻蚀光栅。
16.根据权利要求15所述的光栅复现方法，其特征在于，所述第二曝光光路对设置光刻胶的待曝光基板进行曝光，得到光刻胶掩膜，包括：
在清洁的待曝光基板上旋涂光刻胶，得到光刻胶掩膜；
将所述光刻胶掩膜置于所述第二曝光光路内进行曝光，得到性质周期性改变的光刻胶掩膜。
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Non-Patent Citations (1)
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|---|
| 何天博: "变折射率体全息光栅衍射特性分析方法与制作工艺研究", 博士电子期刊 * |
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