基于光束扫描匀光的全息光栅双光束干涉曝光系统及其曝光方法技术方案

一种基基于光束扫描匀光的全息光栅双光束干涉曝光系统及其曝光方法，该系统包括激光器、扫描光路、第四反光镜、半波片模块、第五反射镜、第二分光镜、第三半波片、第八反光镜、第六反光镜、第七反光镜、第一声光调制器、第二声光调制器、第一空间滤波器、第二空间滤波器、第一离轴反射镜、第二离轴反射镜、光栅基板和干涉条纹变化测量组件。本发明专利技术在实现光场均匀性指标的同时，可大幅提高系统的光能利用效率，从而缩短曝光时间，改善曝光系统的效率。改善曝光系统的效率。改善曝光系统的效率。

【技术实现步骤摘要】
基于光束扫描匀光的全息光栅双光束干涉曝光系统及其曝光方法


[0001]本专利技术涉及全息光栅曝光系统，特别是一种基于光束扫描匀光的全息光栅双光束干涉曝光系统及其曝光方法。

技术介绍

[0002]利用双平行光束干涉是高精度衍射光栅曝光的主流方向，由于曝光系统都是采用高相干性的激光作为曝光光源，而激光光源具有高斯分布特点，为了保证曝光场的光强均匀性，一般只截取高斯光中间部分光能，导致激光的能量利用率非常低，最高只能到10％左右。这对曝光时间、曝光场的稳定性都有不利的影响。

技术实现思路

[0003]基于上述原因，本专利技术提供一种基基于光束扫描匀光的全息光栅双光束干涉曝光系统及其曝光方法，该系统在实现光场均匀性指标的同时，可大幅提高系统的光能利用效率，从而缩短曝光时间，改善曝光系统的效率。
[0004]本专利技术的技术解决方案如下：
[0005]一种基于光束扫描匀光的全息光栅双光束干涉曝光系统，其特点在于该系统包括：激光器、扫描光路、第四反光镜、半波片模块、第五反射镜、第二分光镜、第三半波片、第八反光镜、第六反光镜、第七反光镜、第一声光调制器、第二声光调制器、第一空间滤波器、第二空间滤波器、第一离轴反射镜、第二离轴反射镜、光栅基板和干涉条纹变化测量组件，所述的激光器由激光器和第一分光镜构成，所述的扫描光路由安装在第一直线位移台上的第一反射镜和安装在第二直线位移台上的第二反射镜、第三反射镜构成，所述的半波片模块由第一半波片、第二半波片构成；所述的干涉条纹变化测量组件自上而下由透射式测量光栅、毛玻璃、中继镜和CCD构成；
[0006]所述的激光器发出的光束经第一分光镜分束分成扫描光束和参考光束：
[0007]所述的扫描光束经所述的第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜入射到第四反光镜，经第四反光镜反射入射到第一半波片，经过第二分光镜分成两束：第一束光依次经第六反光镜、第七反射镜后、第一声光调制器、第一空间滤波器、第一离轴反射镜反射成为第一平行光束；第二光束依次经第三半波片、第八反射镜、第二声光调制器和第二空间滤波器，滤波后经第二离轴反射镜反射成为第二平行光束；第一平行光束、第二平行光束在涂有光刻胶的基板上形成干涉；
[0008]所述的参考光束经所述的第二半波片、第五反射镜，经所述的第二分光镜分成两束：第一束光依次经第六反光镜、第七反光镜、第一声光调制器、第一空间滤波器，滤波后经第一离轴反射镜反射成为第一平行光束；第二光束依次经第三半波片、第八反射镜、第二声光调制器和第二空间滤波器，滤波后经第二离轴反射镜反射成为第二平行光束；第一平行光束、第二平行光束形成干涉覆盖在光栅基板上的测量曝光光束条纹变化的组件上。
[0009]利用上述基于光束扫描匀光的全息光栅双光束干涉曝光系统对全息光栅进行曝光方法，该方法包括以下步骤：
[0010]1)所述的激光器发出的光束经第一分光镜分成扫描光束和参考光束：所述的扫描光束经第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜组成的扫描光路入射到第四反光镜，经第四反光镜反射入射到第一半波片，经第二分光镜分成两束：第一束光依次经第六反光镜、第七反射镜进入第一声光调制器、第一空间滤波器，经第一空间滤波器滤波后由第一离轴反射镜反射成为第一平行光束；第二光束经第三半波片、第八反射镜进入第二声光调制器、第二空间滤波器，经第二空间滤波器滤波后由第二离轴反射镜反射成为第二平行光束；第一平行光束、第二平行光束在涂有光刻胶的基板上形成干涉场,通过扫描光路控制光入射在第四反射镜的不同位置，进而控制光场在基板上进行扫描叠加从而实现匀化效果；
[0011]2)所述的扫描光路由第一直线位移台、第二直线位移台和安装在第一直线位移台上的第一反射镜、安装在第二直线位移台的第二反射镜和第三反射镜组成，所述的第一直线位移台、第二直线位移台带动所述的第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜平移，将由所述的激光器出射的激光进行二维平移扫描；
[0012]3)引入与扫描光场光路来自于同一激光器的参考光束，该参考光束由第一分光镜分束形成，经第二半波片入射到第五反射镜，经过第二分光镜分成两束：第一束光依次经过第六反光镜、第七反光镜、第一声光调制器、第一空间滤波器、，经第一空间滤波器、滤波后由第一离轴反射镜、反射成为第一平行光束；第二光束依次经第三半波片、第八反射镜、第二声光调制器、第二空间滤波器，经第二空间滤波器滤波后由第二离轴反射镜反射成为第二平行光束；调整参考光的位置，使第一平行光束、第二平行光束正好覆盖在光栅基板上的测量曝光光束条纹变化的组件上，监视透射参考光的条纹变化，间接测量曝光场的相位变化，通过在第七反射镜与第一空间滤波器之间增设第一声光调制器，在第八反射镜与第二空间滤波器之间增设第二声光调制器，第一声光调制器对第一束光进行调制，第二声光调制器对第二束光进行调制，使得调制后的两束光之间形成相位差，利用相位差对测量的相位变化进行调节，使得干涉场形成的条纹静止不动。所述的空间滤波器由聚焦物镜和针孔光阑组成；
[0013]本专利技术和现有技术相比，具有以下几个优点或技术效果：
[0014]1、本专利技术通过第一分光镜增加了一束条纹锁定的参考光，此参考光与扫描光场光路来自于同一激光器，可以保证激光的频率完全相同。调整锁定参考光的位置，使其正好覆盖在光栅基板上的测量曝光光束条纹变化的组件上。通过监视参考光场的条纹变化，就可以监测出两束曝光场的相位变化，从而实现曝光场的条纹锁定。
[0015]2、本专利技术采用光束扫描匀光代替传统的截取高斯光局部光场的匀光方法，具有能量利用率高、曝光时间短的优点。
[0016]3、实验表明，本专利技术在实现光场均匀性指标的同时，可大幅提高系统的光能利用效率，从而缩短曝光时间，改善曝光系统的效率。
附图说明
[0017]图1是本专利技术基于光束扫描匀光的全息光栅双光束干涉曝光的光路示意图
[0018]图2是扫描光路二维直线扫描器的一个优化的实施例；
[0019]图3是测量干涉条纹变化的组件实施例；
具体实施方式
[0020]下面通过实施例和附图对本专利技术作进一步说明，但不应以此限制本专利技术的保护范围。
[0021]先请参阅图1，图1是本专利技术基于光束扫描匀光的全息光栅双光束干涉曝光的光路示意图，由图可见，本专利技术基于光束扫描匀光的全息光栅双光束干涉曝光系统，包括：激光器1、扫描光路2、第四反光镜3、半波片模块4、第五反射镜5、第二分光镜6、第三半波片7、第八反光镜8、第六反光镜9、第七反光镜10、第一声光调制器1101、第二声光调制器1102、第一空间滤波器1201、第二空间滤波器1202、第一离轴反射镜1301、第二离轴反射镜1302、光栅基板14和干涉条纹变化测量组件15，所述的激光器1由激光器101和第一分光镜102构成，所述的扫描光路2(参见图2)由安装在第一直线位移台201上的第一反射镜203和安装在第二直线位移台202上的第二反射镜204、第三反射镜205构成，所述的半波片模块4由第一半波片401、第二半波片402构成；所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光束扫描匀光的全息光栅双光束干涉曝光系统，其特征在于该系统包括：激光器(1)、扫描光路(2)、第四反光镜(3)、半波片模块(4)、第五反射镜(5)、第二分光镜(6)、第三半波片(7)、第八反光镜(8)、第六反光镜(9)、第七反光镜(10)、第一声光调制器(1101)、第二声光调制器(1102)、第一空间滤波器(1201)、第二空间滤波器(1202)、第一离轴反射镜(1301)、第二离轴反射镜(1302)、光栅基板(14)和干涉条纹变化测量组件(15)，所述的激光器(1)由激光器(101)和第一分光镜(102)构成，所述的扫描光路(2)由安装在第一直线位移台(201)上的第一反射镜(203)和安装在第二直线位移台(202)上的第二反射镜(204)、第三反射镜(205)构成，所述的半波片模块(4)由第一半波片(401)、第二半波片(402)构成；所述的干涉条纹变化测量组件(15)自上而下由透射式测量光栅(1501)、毛玻璃(1502)、中继镜(1503)和CCD(1504)构成；所述的激光器(101)发出的光束经第一分光镜(102)分束分成扫描光束和参考光束：所述的扫描光束经所述的第一反射镜(203)、第二反射镜(204)和第三反射镜(205)入射到第四反光镜(3)，经第四反光镜(3)反射入射到第一半波片(401)，经过第二分光镜(6)分成两束：第一束光依次经第六反光镜(9)、第七反射镜后(10)、第一声光调制器(1101)、第一空间滤波器(1201)、第一离轴反射镜(1301)反射成为第一平行光束；第二光束依次经第三半波片(7)、第八反射镜(8)、第二声光调制器(1102)和第二空间滤波器(1202)，滤波后经第二离轴反射镜(1302)反射成为第二平行光束；第一平行光束、第二平行光束在涂有光刻胶的基板(14)上形成干涉；所述的参考光束经所述的第二半波片(402)、第五反射镜(5)，经所述的第二分光镜(6)分成两束：第一束光依次经第六反光镜(9)、第七反光镜(10)、第一声光调制器(1101)、第一空间滤波器(1201)，滤波后经第一离轴反射镜(1301)反射成为第一平行光束；第二光束依次经第三半波片(7)、第八反射镜(8)、第二声光调制器(1102)和第二空间滤波器(1202)，滤波后经第二离轴反射镜(0302)反射成为第二平行光束；第一平行光束、第二平行光束形成干涉覆盖在光栅基板(14)上的测量曝光光束条纹变化的组件(15)上。2.利用权利要求1所述的基于光束扫描匀光的全息光栅双光束干涉曝光系统对全息光栅进行曝光方法，其特征在于该方法包括以下步骤：1)所述的激光...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵成强，张海冬，曹红超，晋云霞，张益彬，刘世杰，邵建达，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：