專利名稱：調(diào)整閃耀光柵離子束刻蝕裝置中柵線與束流垂直度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光譜技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及的平面閃耀全息光柵制作所使用的離子束刻蝕裝置中調(diào)整柵線與離子束流垂直度的方法。
背景技術(shù)：
離子束刻蝕裝置是ー種常用的平面閃耀全息光柵制作裝置，離子束流以垂直于光刻膠柵線方向，與光刻膠光柵基底成一定角度入射至基底表面，將基底上的正弦型光刻膠光柵槽形刻蝕轉(zhuǎn)移至基底上，形成三角槽形閃耀全息光柵，其閃耀角等于束流的入射角。它的最大優(yōu)點在于:離子束流垂直于柵線方向，因此，只要調(diào)整基底與束流的夾角，即入射角，即可制作不同閃耀角的閃耀全息光柵。但是實際操作中這種裝置的精確調(diào)整較為困難，光刻膠光柵柵線與離子束流垂直度的精確度很難保證。平面閃耀全息光柵的刻蝕原理是，欲制作閃耀角為e，光柵周期為d的平面閃耀全息光柵，需提供光柵周期為d，占空比為1:1，高度為h=0.7326dtan 0的正弦型光刻膠掩模，使離子束流垂直于光刻膠柵線方向，與光刻膠光柵基底成e角入射至基
底表面，通過一定刻蝕時間，形成閃耀角為e=arctan^^的平面閃耀全息光柵。如果
離子束流與光刻膠柵線方向不垂直，即離子束流在光柵基底表面投影與光刻膠柵線垂線成
ー個角度5，則形成的平面閃耀全息光柵的閃耀角0=arctan o，可見只有當(dāng)
6 =0時，獲得的閃耀角才與設(shè)計值相同。即，在平面閃耀全息光柵刻蝕裝置中，必須保證離子束流與光刻膠光柵柵線嚴(yán)格垂直才能保證制作出的閃耀光柵的閃耀角與設(shè)計值相同，否則便會產(chǎn)生閃耀角誤差，離子束流在光柵基底表面投影與光刻膠柵線垂線夾角S越大，閃耀角的誤差越大。目前，調(diào)整垂直度的方法主要是依賴光柵基底端面靠樣品臺定位邊、離子源殼體靠定位面來保證。由于離子源殼體、樣品臺定位邊的加工精度不高，加之光柵基底在制作過程中無法保證端面與柵線垂直、且有較大一部分基底為圓形基底，所以其垂直度精度較低，需要建立一種新的調(diào)整離子束流與光刻膠柵線方向垂直度的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)有調(diào)整離子束與光柵刻線方向垂直度的方法存在垂直度精度較低且存在誤差的問題，提供一種調(diào)整閃耀光柵離子束刻蝕裝置中柵線與束流垂直度的方法。調(diào)整閃耀光柵離子束刻蝕裝置中柵線與束流垂直度的方法，該方法由以下步驟實現(xiàn):步驟一、離子源產(chǎn)生離子束流經(jīng)離子源柵網(wǎng)出射，所述離子束流的出射方向垂直于離子源柵網(wǎng)平面；
步驟ニ、光源光束經(jīng)平板的中心圓孔入射至反射鏡，經(jīng)反射鏡反射的光束入射至光柵表面形成0級衍射光和-1級衍射光；0級衍射光入射至平板的中心圓孔內(nèi)并與光柵柵線垂直；所述反射鏡固定在步驟一所述的離子源柵網(wǎng)表面，反射鏡的反射面與離子源柵網(wǎng)表面平行；步驟三、調(diào)整光柵，使步驟ニ所述的-1級衍射光入射至平板的中心圓孔，入射至平板的中心圓孔的-1級衍射光與光柵柵線垂直，所述-1級衍射光所形成的平面與反射鏡的反射面垂直，最終實現(xiàn)離子束流方向與光柵柵線方向垂直。本發(fā)明工作原理:本發(fā)明所述的方法利用光學(xué)方法調(diào)整光柵柵線與離子束流的垂直度可以達到很高的精度。離子束流7為離子源6產(chǎn)生的等離子體經(jīng)離子源柵網(wǎng)5出射，其束流方向垂直于離子源柵網(wǎng)5 ;平面反射鏡4黏貼于離子源柵網(wǎng)上，其反射面與離子源柵網(wǎng)5表面平行，即離子束流7垂直于反射鏡4 ;激光束3入射至反射鏡4上，反射光反射至光柵9表面形成-1級衍射光11回到激光束3的出射圓孔13內(nèi)，激光束3與-1級衍射光11所形成的平面與光柵9柵線方向垂直；同吋，該平面與平面反射鏡4的反射面垂直，因此離子束流7方向與光柵9柵線方向垂直。本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明提出的方法可以快速準(zhǔn)確的調(diào)整平面閃耀全息光柵離子束刻蝕裝置中光刻膠柵線與離子束流的垂直度，對制作出高質(zhì)量的平面閃耀全息光柵有直接的重要價值。


圖1為本發(fā)明所述的調(diào)整閃耀光柵離子束刻蝕裝置中柵線與束流垂直度的方法中的裝置示意圖；圖2為所述的調(diào)整閃耀光柵離子束刻蝕裝置中柵線與束流垂直度的方法中平板的不意圖；圖3為所述的調(diào)整閃耀光柵離子束刻蝕裝置中柵線與束流垂直度的方法中光柵柵線與離子束流不垂直情況下激光器的激光束及光柵衍射光示意圖；圖4為本發(fā)明所述的調(diào)整閃耀光柵離子束刻蝕裝置中柵線與束流垂直度的方法中光柵柵線與離子束流垂直情況下激光器的激光束及光柵衍射光示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一、結(jié)合圖1至圖4說明本實施方式，調(diào)整閃耀光柵離子束刻蝕裝置中柵線與束流垂直度的方法，該方法的的具體過程為:步驟一、離子源6產(chǎn)生的離子束流通過柵網(wǎng)5出射，其方向垂直于柵網(wǎng)平面，與光柵9柵線垂直，與其表面成0角，即為所刻蝕平面閃耀全息光柵的閃耀角，通過調(diào)整五維樣品臺8可以實現(xiàn)0角的調(diào)整，即可獲得不同閃耀角的平面閃耀全息光柵。步驟ニ，激光器I發(fā)出的激光束3通過平板2的中心圓孔13入射到反射鏡4，經(jīng)反射鏡4反射的光入射至光柵9表面形成0級衍射光10及-1級衍射光11 ;如果光柵9上的光刻膠柵線與離子束流7不垂直，即柵線垂線與離子束流成8角，如圖3所示，則-1級衍射光11將照射到平板2上形成光斑15，光斑15的位置與8角及0角有關(guān)；步驟三，通過五維樣品臺8的旋轉(zhuǎn)可調(diào)整S角，通過五維樣品臺8的俯仰可調(diào)整0角，使-1級衍射光11入射回平板2的中心圓孔13內(nèi)；此時，光柵9上的光刻膠柵線與離子束流7垂直，即8 =0，至此，光柵9柵線與離子束流7的垂直度調(diào)整完畢。本實施方式中的所述的閃耀光柵離子束刻蝕裝置包括激光器1、平板2、離子源柵網(wǎng)5、離子源6、粘貼于離子源柵網(wǎng)平面的反射鏡4、五維樣品臺8和光柵9，五維樣品臺8能夠?qū)崿F(xiàn)光柵9的旋轉(zhuǎn)、俯仰和三維平移運動；所述平板2表面刻有用計算機繪制的兩條相互垂直的直線，即第一直線12和第二直線14 ;并以兩直線交點為圓心，圓心的口徑，即中心圓孔13的直徑，與激光束束斑直徑相當(dāng)；平板2固定在激光器I上，離子源6產(chǎn)生離子束流經(jīng)尚子源柵網(wǎng)5出射。本實施方式所述的光柵9米用全息曝光方式獲得的1200gr/mm光刻膠光柵掩模，光刻膠為日本shipleyl805正性光致抗蝕劑，基底為K9玻璃；離子源6采用北京瑞德依格公司生產(chǎn)的陰極燈絲源，柵網(wǎng)5為鑰網(wǎng)，口徑O 150mm ;激光器I采用He-Ne激光器，出射波長為632.8nm ;平板2采用透明的有機玻璃平板；平板2上正交的第一直線12與第二直線14是使用計算機控制精確繪制的；平板2上的中心圓孔13是以兩直線交點為圓心，以激光器I出射激光束口徑為直徑，利用計算機控制精確開通孔，其口徑為の2.5mm ;五維樣品臺8采用無氧銅制作，可實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)、俯仰及三個方向平移的精確調(diào)整。以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非用來限定本發(fā)明的實施范圍。任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中的具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當(dāng)視權(quán)利要求書所界定范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.整閃耀光柵離子束刻蝕裝置中柵線與束流垂直度的方法，其特征是，該方法由以下步驟實現(xiàn): 步驟一、離子源(6)產(chǎn)生離子束流經(jīng)離子源柵網(wǎng)出射，所述離子束流(7)的出射方向垂直于離子源柵網(wǎng)(5)平面； 步驟ニ、光源光束經(jīng)平板(2)的中心圓孔(13)入射至反射鏡(4)，經(jīng)反射鏡(4)反射的光束入射至光柵(9)表面形成O級衍射光和-1級衍射光；0級衍射光入射至平板(2)的中心圓孔(13)內(nèi)并與光柵(9)柵線垂直；所述反射鏡(4)固定在步驟一所述的離子源柵網(wǎng)(5)表面，反射鏡(4 )的反射面與離子源柵網(wǎng)(5 )表面平行； 步驟三、調(diào)整光柵，使步驟ニ所述的-1級衍射光入射至平板(2)的中心圓孔(13)，入射至平板(2)的中心圓孔(13)的-1級衍射光與光柵(9)柵線垂直，所述-1級衍射光所形成的平面與反射鏡(4)的反射面垂直，最終實現(xiàn)離子束流方向與光柵(9)柵線方向垂直。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)整閃耀光柵離子束刻蝕裝置中柵線與束流垂直度的方法，其特征在干，所述光源光束垂直于平板(2)表面，并且所述光束的光斑直徑與平板(2)的中心圓孔(13)的直徑相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)整閃耀光柵離子束刻蝕裝置中柵線與束流垂直度的方法，其特征在于，步驟三中調(diào)整光柵具體通過五維樣品臺(8)實現(xiàn)對光柵(9)表面與離子束流(7)成0角。
全文摘要
調(diào)整閃耀光柵離子束刻蝕裝置中柵線與束流垂直度的方法，涉及光譜技術(shù)領(lǐng)域，解決現(xiàn)有調(diào)整離子束與光柵刻線方向垂直度的方法存在垂直度精度較低且存在誤差的問題，建立離子束刻蝕裝置；制備刻有兩條正交直線及開有中心圓孔的平板；在離子束刻蝕裝置中置入激光器、反射鏡及平板，使激光器發(fā)出的激光束通過平板中心圓孔入射到反射鏡，經(jīng)反射鏡反射的光入射至光柵表面形成0級衍射光及-1級衍射光；通過調(diào)整五維樣品臺的旋轉(zhuǎn)及俯仰，使-1級衍射光入射回平板的圓孔內(nèi)；最終光柵柵線與離子束流的垂直度調(diào)整完畢。該方法能快速準(zhǔn)確的調(diào)整光柵柵線與離子束流的垂直度，對制作出高質(zhì)量的平面閃耀全息光柵有直接的重要意義。
文檔編號G02B5/18GK103091753SQ20131001178
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月11日
發(fā)明者譚鑫, 吳娜, 巴音賀希格, 齊向東 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所