一种高线密度光栅掩模的制备方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种高线密度光栅掩模的制备方法和系统，所述方法包括以下步骤：将激光器发射出的激光经过激光扩束镜进行扩束后形成第一平行光束；将第一平行光束正入射在矩形振幅透射光栅上，并在矩形振幅透射光栅之后的第一位置形成泰伯像，所述泰伯像与待拉伸的光栅掩模形成莫尔条纹；采用拉伸装置沿待拉伸的光栅掩模的条纹方向对待拉伸的光栅掩模进行拉伸，以提高待拉伸的光栅掩模的线密度；采用CCD传感器实时探测拉伸过程中的莫尔条纹，并根据探测的莫尔条纹实时计算出拉伸过程中光栅掩模的线密度，直至计算出的线密度达到预设线密度。相比于传统拉伸法需要仿真模拟材料和拉力关系的方式，本发明专利技术具有步骤简单、精准度高等优点。

Method and system for preparing high line density grating mask

The invention provides a method and a system for preparing a high linear density grating mask. The method comprises the following steps: forming a first parallel beam by expanding the laser emitted by a laser beam through a laser beam expander; positively incident the first parallel beam on a rectangular amplitude transmission grating and transmitting the grating at a rectangular amplitude The Taber image is formed at the first position after stretching, and the Taber image forms a Moire fringe with the grating mask to be stretched; the stretching device is used to stretch the stretched grating mask along the fringe direction of the grating mask to improve the linear density of the grating mask to be stretched; and the CCD sensor is used to detect the stretching process in real time. Moire fringes are used to calculate the linear density of the grating mask in real-time during stretching according to the detected Moire fringes until the calculated linear density reaches the preset linear density. Compared with the traditional drawing method which needs to simulate the material and the tension relationship, the invention has the advantages of simple steps and high precision.

【技术实现步骤摘要】
一种高线密度光栅掩模的制备方法和系统
本专利技术涉及光栅制造领域，特别涉及一种高线密度光栅掩模的制备方法和系统。
技术介绍
高线密度光栅掩模的制备方法包括电子束光刻、X射线曝光等方法，但都存在着效率低、设备昂贵等缺陷。拉伸法是采用机械拉伸装置，对柔性低线密度光栅掩模进行拉伸，利用柔性材料的形变使光栅线密度变高的方法，其优点是工艺简单、廉价，效率高。然而，为了拉伸达到特定的刻线密度，需要对材料形变与施加拉力的关系进行仿真，并精密控制拉伸装置，存在着极高的难度。
技术实现思路
为此，需要提供一种高线密度光栅掩模的制备的技术方案，解决现有的高线密度光栅掩模的制备方法存在的工艺复杂、成本高、难度大等问题。为实现上述目的，专利技术人提供了一种高线密度光栅掩模的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将激光器发射出的激光经过激光扩束镜进行扩束后形成第一平行光束；将第一平行光束正入射在矩形振幅透射光栅上，并在矩形振幅透射光栅之后的第一位置形成泰伯像，所述泰伯像与待拉伸的光栅掩模形成莫尔条纹；所述待拉伸的光栅掩模设置于所述第一位置，所述第一位置还设置有拉伸装置；采用拉伸装置沿待拉伸的光栅掩模的条纹方向对待拉伸的光栅掩模进行拉伸，以提高待拉伸的光栅掩模的线密度；所述拉伸装置包括传动机构、第一夹片和第二夹片；所述第一夹片和第二夹片分别用于夹持待拉伸的光栅掩模的两端，第一夹片和第二夹片能够在传动机构作用下沿待拉伸的光栅掩模的条纹方向运动，以对待拉伸的光栅掩模进行拉伸；采用CCD传感器实时探测拉伸过程中的莫尔条纹，并根据探测的莫尔条纹实时计算出拉伸过程中光栅掩模的线密度，直至计算出的线密度达到预设线密度。进一步地，当CCD传感器计算出拉伸后的光栅掩模的线密度达到预设线密度之后，所述制备方法包括以下步骤：采用紫外固化胶浇筑在达到预设线密度的拉伸后的光栅掩模上，并采用紫外曝光机对其进行固化。进一步地，所述预设线密度的数值不小于2000线/毫米。进一步地，所述待拉伸的光栅掩模的初始线密度的数值不大于500线/毫米。进一步地，所述第一平行光束的口径为20至50mm。进一步地，所述矩形振幅透射光栅为：光栅周期为5μm的石英掩模版，所述泰伯像为周期5μm的明暗条纹交替的石英掩模版的自成像。进一步地，所述第一位置为石英掩模版后10.566cm处。进一步地，所述待拉伸的光栅掩模为：光栅周期为40μm的硅胶掩模版。专利技术人还提供了一种高线密度光栅掩模的制备系统，所述制备系统包括激光器、激光扩束镜、矩形振幅透射光栅、待拉伸的光栅掩模、拉伸装置、CCD传感器；所述激光器、激光扩束器、矩形振幅透射光栅、待拉伸的光栅掩模、CCD传感器沿激光光路依次设置；激光器发射出的激光经过激光扩束镜进行扩束后形成第一平行光束，第一平行光束正入射在矩形振幅透射光栅上，并在矩形振幅透射光栅之后的第一位置形成泰伯像；待拉伸的光栅掩模和拉伸装置设置于所述第一位置，以使得所述泰伯像与待拉伸的光栅掩模形成莫尔条纹；所述拉伸装置包括传动机构、第一夹片和第二夹片；所述第一夹片和第二夹片分别用于夹持待拉伸的光栅掩模的两端，第一夹片和第二夹片能够在传动机构作用下沿待拉伸的光栅掩模的条纹方向运动，以对待拉伸的光栅掩模进行拉伸。进一步地，所述制备系统还包括紫外固化装置，所述紫外固化装置用于对拉伸后的光栅掩模进行固化处理。本专利技术提供了一种高线密度光栅掩模的制备方法和系统，通过采用CCD传感器检测莫尔条纹的方式来计算拉伸光栅掩模的线密度。具体原理如下：泰伯效应是指用单色平面波正入射一周期性结构时，在菲涅尔衍射区中某些特定位置上会形成周期性结构的自身的像，若在此特定位置处放置另一周期性结构，则可以观察到莫尔条纹，莫尔条纹的形状与两个周期性结构的周期存在联系。当其中一个周期性结构的周期发生变化时，莫尔条纹也会随之发生变化。通过探测莫尔条纹就可以实时反推出变化着的周期性结构的周期。利用这种方法，可以在拉伸法拉伸制作高线密度光栅掩模过程中，通过CCD传感器实时监测被拉伸的柔性光栅掩模的线密度，并在其达到所需要求时及时停止。相比于传统拉伸法需要仿真模拟材料和拉力关系的方式，本专利技术具有步骤简单、精准度高等优点。附图说明图1为本专利技术一实施例涉及的高线密度光栅掩模的制备方法的流程图；图2本专利技术一实施例涉及的高线密度光栅掩模的制备系统的示意图；图3为本专利技术另一实施例涉及的高线密度光栅掩模的制备系统的示意图；附图标记：1、激光器；2、激光扩束镜；3、矩形振幅透射光栅；4、待拉伸的光栅掩模、；5、CCD传感器；6、紫外曝光机；7、达到预设线密度的拉伸后的光栅掩模。具体实施方式为详细说明技术方案的
技术实现思路
、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。请参阅图1，为本专利技术一实施例涉及的高线密度光栅掩模的制备方法的流程图；所述制备方法包括以下步骤：首先进入步骤S101将激光器发射出的激光经过激光扩束镜进行扩束后形成第一平行光束。激光扩束镜主要有两个用途：其一是扩展激光束的直径；其二是减小激光束的发散角。因此，它被用于远距离照明或投影，以及聚焦系统。一束被扩束的光束的发散角，和扩束比成反比例变化。在本实施方式中，激光器发射出的激光波长为473.2nm，在另一些实施例中，激光器还可以是能够发射532nm绿光的激光器或能够发射632.8nm红光的激光器。第一平行光束为经过扩束后的大口径平行光束，优选的，所述第一平行光束的口径为20至50mm。而后进入步骤S102将第一平行光束正入射在矩形振幅透射光栅上，并在矩形振幅透射光栅之后的第一位置形成泰伯像，所述泰伯像与待拉伸的光栅掩模形成莫尔条纹。所述待拉伸的光栅掩模设置于所述第一位置，所述第一位置还设置有拉伸装置。在本实施方式中，光栅周期为5μm的石英掩模版，优选的，所述石英掩模版的占宽比为0.5、尺寸为(15×15)cm2、厚度为2mm。所述泰伯像为周期5μm的明暗条纹交替的石英掩模版的自成像，所述第一位置为石英掩模版后10.566cm处。在本实施方式中，所述待拉伸的光栅掩模为：光栅周期为40μm的硅胶掩模版，优选的，所述待拉伸的光栅掩模的高宽比为1:1。泰伯效应是指用单色平面波正入射一周期性结构时，在菲涅尔衍射区中某些特定位置上会形成周期性结构的自身的像(即泰伯像)，若在此特定位置处放置另一周期性结构(如待拉伸的光栅掩模)，则可以观察到莫尔条纹，莫尔条纹的形状与两个周期性结构的周期存在联系。当其中一个周期性结构的周期发生变化时，莫尔条纹也会随之发生变化。通过探测莫尔条纹就可以实时反推出变化着的周期性结构的周期。莫尔条纹是光栅位移精密测量的基础，在实际应用中由两个空间频率相近的周期性光栅图形叠加而形成的光学条纹就是莫尔条纹，可以由遮光效应、衍射效应和干涉效应等多种原理产生。根据莫尔条纹原理可以实现直线位移和角位移的静态、动态测量，基于莫尔条纹数量与位移的关系实现精密位移测量，能够满足接触、非接触、小量程、大量程、一维、多维等各种需求的测量与控制反馈而后进入步骤S103采用拉伸装置沿待拉伸的光栅掩模的条纹方向对待拉伸的光栅掩模进行拉伸，以提高待拉伸的光栅掩模的线密度；所述拉伸装置包括传动机构、第一夹片和第二夹片；所述第一夹片和第二夹片分别用于夹持待拉伸的光栅掩模的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高线密度光栅掩模的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：将激光器发射出的激光经过激光扩束镜进行扩束后形成第一平行光束；将第一平行光束正入射在矩形振幅透射光栅上，并在矩形振幅透射光栅之后的第一位置形成泰伯像，所述泰伯像与待拉伸的光栅掩模形成莫尔条纹；所述待拉伸的光栅掩模设置于所述第一位置，所述第一位置还设置有拉伸装置；采用拉伸装置沿待拉伸的光栅掩模的条纹方向对待拉伸的光栅掩模进行拉伸，以提高待拉伸的光栅掩模的线密度；所述拉伸装置包括传动机构、第一夹片和第二夹片；所述第一夹片和第二夹片分别用于夹持待拉伸的光栅掩模的两端，第一夹片和第二夹片能够在传动机构作用下沿待拉伸的光栅掩模的条纹方向运动，以对待拉伸的光栅掩模进行拉伸；采用CCD传感器实时探测拉伸过程中的莫尔条纹，并根据探测的莫尔条纹实时计算出拉伸过程中光栅掩模的线密度，直至计算出的线密度达到预设线密度。

【技术特征摘要】
1.一种高线密度光栅掩模的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：将激光器发射出的激光经过激光扩束镜进行扩束后形成第一平行光束；将第一平行光束正入射在矩形振幅透射光栅上，并在矩形振幅透射光栅之后的第一位置形成泰伯像，所述泰伯像与待拉伸的光栅掩模形成莫尔条纹；所述待拉伸的光栅掩模设置于所述第一位置，所述第一位置还设置有拉伸装置；采用拉伸装置沿待拉伸的光栅掩模的条纹方向对待拉伸的光栅掩模进行拉伸，以提高待拉伸的光栅掩模的线密度；所述拉伸装置包括传动机构、第一夹片和第二夹片；所述第一夹片和第二夹片分别用于夹持待拉伸的光栅掩模的两端，第一夹片和第二夹片能够在传动机构作用下沿待拉伸的光栅掩模的条纹方向运动，以对待拉伸的光栅掩模进行拉伸；采用CCD传感器实时探测拉伸过程中的莫尔条纹，并根据探测的莫尔条纹实时计算出拉伸过程中光栅掩模的线密度，直至计算出的线密度达到预设线密度。2.如权利要求1所述的高线密度光栅掩模的制备方法，其特征在于，当CCD传感器计算出拉伸后的光栅掩模的线密度达到预设线密度之后，所述制备方法包括以下步骤：采用紫外固化胶浇筑在达到预设线密度的拉伸后的光栅掩模上，并采用紫外曝光机对其进行固化。3.如权利要求1或2所述的高线密度光栅掩模的制备方法，其特征在于，所述预设线密度的数值不小于2000线/毫米。4.如权利要求3所述的高线密度光栅掩模的制备方法，其特征在于，所述待拉伸的光栅掩模的初始线密度的数值不大于500线/毫米。5.如权利要求1或2所述的高线密度光栅掩模的...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐玉国，巴音贺希格，焦庆斌，朱春霖，谭鑫，吕强，胡昊，邱俊，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林,22