全息光栅制作中实时监测曝光量的方法技术

全息光栅制作中实时监测曝光量的方法，属于光谱技术领域中涉及的一种全息光栅制作中实时监测曝光量的方法。要解决的技术问题是提供一种全息光栅制作中曝光量实时监测的方法。技术方案为步骤一，配备一套全息光栅曝光装置；步骤二，配备一套精确控制全息光栅曝光量实时监测装置；步骤三，潜像光栅的制备并进行曝光量的实时监测；步骤四，确定曝光截止点。本发明专利技术在曝光过程中引入实时监测技术确定曝光截止点是一种简便有效的手段，使用曝光实时监测装置可以快速、精确地控制全息光栅曝光量，进而准确地确定最佳的曝光截止点，为全息光栅曝光工艺提供科学的理论指导和实验依据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光谱
中涉及的一种全息光栅制作中实时监 测曝光量的方法。
技术介绍
在全息光栅制作工艺中，曝光量是需要控制的重要工艺参数之 一，曝光不足或过曝光都不能得到理想的光栅槽形。传统方法是使用 固定的曝光时间，通过制作大量样片，对曝光量进行反复修正，总结 出最佳工艺参数，然后把经验值用于后续曝光中。由于影响全息光栅 质量的工艺条件很多，所以这种研究方法实验工作量大、周期长，最 终还得不到质量好的全息光栅。与本专利技术最为接近的已有技术是中国专利号为CN1450426的专利提出一种全息光栅制作中的实时潜像自 监测用的光学方法，如图1所示，第一束记录光1和第二束记录光2 的交汇区域形成了干涉场，将涂有光致刻蚀剂5的光栅基底6放置在 干涉场内进行曝光，在光栅基底6表面形成潜像光栅4，当第一束记 录光1和第二束记录光2照射在潜像光栅4上，潜像光栅4存在一个 或多个传播衍射级次，对其中传播出系统之外的任意级次的潜像自衍 射^和^的传播方向3上的光束经准直和光电倍增后进行实时自监 测。该方法是在全息干涉系统潜像自衍射^和/,,的传播方向上加上一 个准直透镜，其焦面上放置一个光电倍增管对会聚光的能量进行探 测，然后将信号传给记录仪即可实现对潜像进行实时自监测，该方法中将记录光作为监测光照射在潜像光栅上，利用光电倍增管接收衍射 光进行实时监测，由于潜像光栅的衍射光能量非常弱，光路中存在源 于记录光的杂散光，这部分杂散光能量要比潜像光栅的衍射光能量强 而引起背景光过强，所以光电倍增管接收潜像光栅的衍射光时非常困 难。
技术实现思路
为了克服上述己有技术存在的缺陷，本专利技术目的在于提出 一种在 全息光栅制作过程中能够简便可行地实时监测曝光量的方法。本专利技术要解决的技术问题是提供一种全息光栅制作中实时监测 曝光量的方法。解决技术问题的技术方案为歩骤一，配备一套全息 光栅曝光装置；如图2所示，包括记录激光器ll、平面反射镜12、 空间滤波器13、准直反射镜14、第一调整反射镜15、第二调整反射 镜16和光栅基底20;在记录激光器11的激光束传播方向的光轴上 置有平面反射镜12，平面反射镜12与光轴成45。角安装；在平面反 射镜12的反射光的光路上置有空间滤波器13，经过空间滤波器13 后形成球面波；在球面波传播方向放置准直反射镜14，并且准直反 射镜14的焦点位置位于球面波波源点，球面波波源点的位置在空间 滤波器13的出口处，这样激光束经准直反射镜14后变为准直光束； 在准直光束区域放置第一调整反射镜15和第二调整反射镜16，该准 直光束经过第一调整反射镜15和第二调整反射镜16反射后分别变为 第一束记录光17和第二束记录光18，这两束记录光的交汇区域形成 了干涉场19;在干涉场19内放置光栅基底20，光栅基底20的位置就是全息光栅的曝光位置；步骤二，配备一套精确控制全息光栅曝光 量实时监测装置；在步骤一所配备的全息光栅曝光装置(图2所示) 中又加入了监测激光器21、光栅基底上形成的潜像光栅22、光电接 收器23、数据处理系统24和显示器25，形成了全息光栅曝光量实时 监测装置，如图3所示；监测激光器21的激光照射在潜像光栅22上， 在潜像光栅22的衍射光方向放置光电接收器23，用以接收潜像光栅 22的衍射光，并且光电接收器23只对监测光波长敏感而对记录光波 长不敏感，光电接收器23接收到的信号经过数据处理系统24处理后 在显示器25上显示衍射光的强弱变化曲线，利用该装置监测全息光 栅的曝光量，曝光量从显示器25上显示的潜像光栅22的衍射光强弱 变化得出；步骤三，潜像光栅的制备并进行曝光量的实时监测；将涂 有光致抗蚀剂的光栅基底20置入全息光栅曝光量实时监测装置中干 涉场19内光栅基底20的位置被曝光后，在光栅基底20表面形成潜 像光栅22;该潜像光栅22在监测激光器21的激光束照射下，产生 的衍射光波被光电接收器23接收，并经数据处理系统24处理后显示 在显示器25上；利用该全息光栅曝光量实时监测装置对潜像光栅22 进行曝光全程实时监测，记录全程曝光量实时监测曲线；步骤四，确 定曝光截止点；观察显示器25记录的潜像光栅衍射光能量变化曲线， 如图4所示，当全程曝光量实时监测曲线达到全局最大值位置时确定 为曝光截止点，此时停止曝光。本专利技术工作原理说明在光栅基底上涂有的光致抗蚀剂在干涉场 中被曝光后，不同空间位置的光刻胶吸收了不同的曝光量后折射率和吸收系数产生程度不等的微小周期性变化而形成潜像光栅，潜像光栅 的位相调制深度随时间变化必然表现衍射光强度变化，利用潜像的变 化对曝光过程进行实时监测。第一，将涂有光致抗蚀剂的光栅基底置 入干涉场中开始曝光；第二，使用曝光实时监测装置监测潜像光栅衍 射光能量变化曲线，记录全程曝光实时监测曲线，根据全程曝光曲线 的变化确定曝光截止点，根据曲线走势当曝光量实时监测曲线达到全 局最大值位置时，确定为曝光截止点，在曝光截止点处停止曝光。本专利技术的积极效果在曝光过程中引入实时监测技术确定曝光截 止点是一种简便有效的手段，使用曝光实时监测装置可以快速、精确 地控制全息光栅曝光量，进而准确地确定最佳的曝光截止点，为全息 光栅曝光工艺提供科学的理论指导和实验依据。 附图说明图1是已有技术中国专利号为CN1450426的专利中提出的全息 光栅制作中实时潜像自监测光学方法原理图2是本专利技术方法的步骤一中配备的全息光栅曝光装置光路结 构示意图3本专利技术方法的步骤二中配备的全息光栅制作中曝光量实时 监测装置结构示意图4是潜像光栅全程曝光量实时监测曲线图，横坐标表示曝光时 间，纵坐标表示潜像光栅衍射光归一化能量；图5是本专利技术中数据处理系统原理框图。具体实施例方式本专利技术按技术方案中设定的步骤一、步骤二、歩骤三、步骤四的 方法实施，其中，步骤一中的记录激光器11采用氪离子激光器，波长为413.1nm，平面反射镜12为玻璃基底镀铝反射镜，空间滤波器 13由显微物镜和针孔组成，准直反射镜14采用K9玻璃基底镀铝膜， 口径为(P20mm、焦距f为1200mm，第一调整反射镜15和第二调整 反射镜16为K9玻璃基底镀铝膜反射镜，口径为160mmX 110mm， 制作的光栅基底20采用K9光学玻璃，在K9光学玻璃上涂敷的光致 抗蚀剂为日本Shipley公司生产的S1805型，步骤二中的监测激光器 21采用He-Ne激光器，波长为632.8nm，潜像光栅22是由在光栅基 底上涂覆的光致抗蚀剂被曝光后形成，光电接收器23采用光电倍增 管，并且该光电倍增管只对监测光632.8nm波长敏感而对记录光 413.1nm波长不敏感，数据处理系统24如图5所示，包括前置放大 器、输出调零放大器、滤波放大器、A7D转换器、单片机、串行接口 电路，按图5所示的原理框图自己制作，用于信号处理及显示，显示 器25采用微型计算机。权利要求1、，是通过在光栅基底表面涂有光致刻蚀剂，在干涉场内曝光形成潜像光栅，通过监测潜像光栅的衍射光的能量变化曲线监测曝光量；其特征在于步骤一，配备一套全息光栅曝光装置；包括记录激光器(11)、平面反射镜(12)、空间滤波器(13)、准直反射镜(14)、第一调整反射镜(15)、第二调整反射镜(16)和光栅基底(20)本文档来自技高网...

【技术保护点】
全息光栅制作中实时监测曝光量的方法，是通过在光栅基底表面涂有光致刻蚀剂，在干涉场内曝光形成潜像光栅，通过监测潜像光栅的衍射光的能量变化曲线监测曝光量；其特征在于：步骤一，配备一套全息光栅曝光装置；包括记录激光器（１１）、平面反射镜（１２）、空间滤波器（１３）、准直反射镜（１４）、第一调整反射镜（１５）、第二调整反射镜（１６）和光栅基底（２０）；在记录激光器（１１）的激光束传播方向的光轴上置有平面反射镜（１２），平面反射镜（１２）与光轴成４５°角安装；在平面反射镜（１２）的反射光的光路上置有空间滤波器（１３），经过空间滤波器（１３）后形成球面波；在球面波传播方向放置准直反射镜（１４），并且准直反射镜（１４）的焦点位置位于球面波波源点，球面波波源点的位置在空间滤波器（１３）的出口处，这样激光束经准直反射镜（１４）后变为准直光束；在准直光束区域放置第一调整反射镜（１５）和第二调整反射镜（１６），该准直光束经过第一调整反射镜（１５）和第二调整反射镜（１６）反射后分别变为第一束记录光（１７）和第二束记录光（１８），这两束记录光的交汇区域形成了干涉场（１９）；在干涉场（１９）内放置光栅基底（２０），光栅基底（２０）的位置就是全息光栅的曝光位置；步骤二，配备一套精确控制全息光栅曝光量实时监测装置；在步骤一所配备的全息光栅曝光装置中又加入了监测激光器（２１）、光栅基底上形成的潜像光栅（２２）、光电接收器（２３）、数据处理系统（２４）和显示器（２５），形成了全息光栅曝光量实时监测装置；监测激光器（２１）的激光照射在潜像光栅（２２）上，在潜像光栅（２２）的衍射光方向放置光电接收器（２３），用以接收潜像光栅（２２）的衍射光，并且光电接收器（２３）只对监测光波长敏感而对记录光波长不敏感，光电接收器（２３）接收到的信号经过数据处理系统（２４）处理后在显示器（２５）上显示衍射光的强弱变化曲线，利用该装置监测全息光栅的曝光量，曝光量从显示器（２５）上显示的潜像光栅（２２）的衍射光强弱变化得出；步骤三，潜像光栅的制备并进行曝光量的实时监测；将涂有光致抗蚀剂的光栅基底（２０）置入全息光栅曝光量实时监测装置中干涉场（１９）内光栅基底（２０）的位置被曝光后，在光栅基底（２０）表面形成潜像光栅（２２）；该潜像光栅（２２）在监测激光器（２１）的激光束照射下，产生的衍射光波被光电接收器（２３）接收，并经数据处理系统（２４）处理后显示在显示器（２５）上；利...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李文昊，巴音贺希格，齐向东，唐玉国，孔鹏，
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：82[中国|长春]