Способ изготовления линейных периодических структур

 

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРИОДИЧЕСКИХ СТРУКТУР, заключа-, ющййся в освещении эталонной структуры пучком когерентного света, выделении из дифрагированных на эталонной структуре пучков пары, имеющей одинаковый порядок дифракции за исключением нулевого, на разные знаки, направлении выделенных пучков на образец параллельно направлению их дифракции, имеющей место при нормальном падении Освещающего пучка, совмещении указанных пучков на поверхI 5 « Нл -:. ности образца, одновременном перемещении структуры и образца в направлении , параллельном их плоскостям, и проведении фотохимической об аботки ,образца, отли.чающийся тем, что, с целью повышения точности изготовления путем уменьшения влияния кривизны эталонной структуры , одновременно освещают структуру вторим пучком света, который когерентен с первым, выделяют по одному дифрагированному пучку от каждого освещающего пучка, а сами эти пучки направляют на эталонную структуру симметрично относительно нормали к ней под углом б к этой нормали, приi чем величина 0 определяется из соотношения : (Л e Mrcsiti J , m порядок дифракции выдегде ленного пучка ;. Я длина волны света; сЗ период эталонной структуры . эо х ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3(511 0 02 В 27/42!

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 и . (ч.

8=ыгсsin— л 1 где

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3563447/18-10 (22 ) 17. 03. 83 (46) .30.04. 84. Бюл; Р 16 (72 ) А. В. Романов, К.И. Шест ако в и В ..С. Садов (71) Институт электроники АН БССР

° ° ° ° ° ° °

53) 535.853.31 (088.8)

56 ) 1. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М., "Наука", 1973, с. 374.

2.Авторское свидетельство СССР

Р 968778, кл . 0 02 В 27/42, 28.04.81 (прототип) ° (54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРИОДИЧЕСКИХ СТРУКТУР, заключающийся в освещении эталонной структуры пучком когереитного света, выделении из дифрагированных на эталонной структуре пучков пары, имекщей одинаковый порядок дифракции за исключением нулевого, на разные знаки, . направлении выделенных пучков на образец параллельно направлению их дифракции, имеющей место при нормальном падении освещающего пучка, совмещении указанных пучков на поверхности образца, одновременном перемещении структуры и образца в направлении, параллельном их плоскостям, и проведении фотохимической об,.аботки образца, о т л и,ч а ю шийся тем,.что, с целью повышения точности изготовления путем уменьшения влияния кривизны эталонной структуры, одновременно освещают структуру вторым пучком света, который когерентен с первым, выделяют по одному дифрагированному пучку от каждого освещающего пучка, а сами эти пучки направляют на эталонную структуру симметрично относительно нормали к ней под углом к этой нормали, причем величина 8 определяется из соотношения: е — порядок дифракции выделенного пучка;., 3 — длина волны света;

8 — период эталонной структуры.

1089541

Изобретение относится к оптическому приборостроению .и может найти применение, например, при создании элементов интегральной оптики.

Известен способ изготовления линейных периодических структур,в соот- 5 ветствии с которым параллельные штрихи изготавливаемой структуры формируют алмазным резцом на поверхности стекла (11

Недостат ком указ ан ного способа является низкая пространственная частота периодической структуры, Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ изготовления линейных периодических структур, заключающийся .в освещении эталонной структуры пучком когерентного света, выделении из диафрагированных на эталонной структуре пучков пары имеющей одинаковый 2() порядок дифракции за исключением нулевого, но разные знаки, направлении выделенных пучков на образец параллельно направлению их дифракции, имеющей место при нормальном падении освещающего пучка, совмещении указанных пучков на поверхности образца, одновременном перемещении структуры и образца в Направлении, параллельном их плоскостям, и проведении фотохимической обработки образца Г2 Х .

Недостатком известного способа является наличие погрешности изготовления, обусловленной кривизной структуры.

Цель изобретения — повышение точности изготовления путем уменьшения влияния кривизны эталонной структуры.

40 Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовленйя.линейных периодических структур, заключакицемуся в освещении эталонной структуры пучком когерентного света, 45 выделении из дифрагированных на эталонной структуре пучков пары, имеющей одинаковый порядок дифракции за исключением нулевого, но разные знаки, направлении выделенных пучков на об- 50 разец параллельно направлению их дифракции, имеющей место при нормаль. ном падении освещакицего пучка, совме- . щении укаэанных пучков на поверхности. образца, одновременном перемещении структуры и образца в направлении, параллельном их плоскостям, и проведении фотохимической обработки образца, одновременно, освещают структуру вторым пучком света, который когерентен с первым, выделяют по одному.диа-60 фрагированному пучку от каждого осве". щающего пучка, а сами эти пучки направляют на эталонную структуру симметрично относительно нормали к ней под углом 8. у этой нормалир причем величина, Е определяется из соотношения: и светоделитель 3 пучком когерентного света от лазера 1. Пучок направляют на эталонную структуру 4 под углом 8 который определяется соотношением (1). Освещают участок эталонной структуры 4 вторым пучком, отраженным от светоделителя 3, симметрично первому относительно нормали к эталонной структуре 4. Из дифрагированных на эталонной структуре 4 пучков выделяют пару пучков (по одному дифрагированному пучку от каждого освещающего пучка), имеющих одинаковый порядок дифракции, но разные знаки. Номер порядка этих выделенных пучков используется для определения угла падения 8 обоих освещающих пучков. Нулевой порядок и порядки, кроме выделенных перекрывают экраном 8. Выделенные пучки с помощью призм 5 и б направляют на светочувствительный образец 7 и совмещают на его поверхности, причем направление пучков на образец 7 устанавливают параллельным направлению их дифракции, имеющей место.при нормальном падении освещакщего пучка на эталонную структуру 4. В результате проведения укаэанных операций на поверхности образца 7 формируется интерференционная картина, соответствующая эталонной структуре 4. Период картины равен

Т=—

2m (2) При одновременном перемещении структуры 4 и образца 7, установленных на общем подвижном основании 9, периодическая картина остается неподвижной относительно поверхности образца 7. В результате на образце

7 в направлении перемещения формируется периодическая структура. В заключение осуществляется фотохимическая обработка светочувствительного

Е*цз; -, (1)

2 8 где m — порядок дифракции выделенного пучка;

Я вЂ” длина волны света; д — период эталонной структуры. . На чертеже показана конструктивная схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство содержит лазер 1, коллиматор 2, светоделитель 3, эталонную структуру 4, призмы 5 и б, светочувствительный образец 7, экран 8, подвижное основание 9.

Сущность способа изготовления линейных периодических структур заключается в следующем.

Участок эталонной стурктуры 4 ос вещают прошедшим через коллиматор 2

1089541

Ь С О5 9

Составитель В.Кравченко

Редактор A.Ôðoëoâà . Техред С.Мигунова

Корректор И. Эрдейи

Заказ 2930/44 Тираж 497. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП ",Патент", r.Óæãoðoä, ул.Проектная,4 образца 7, проводимая по известным методикам.

В известном способе-прототипе точность изготовления периодических структур зависит от кривизны эталонной структуры 4. Действительно, для 5 эталонной структуры 4 угол паде-. ния 6 освещающего пучка и угол дифракции связаны соотношением

Si h p - 9i о 8 = —. щЛ (3) О

При перемещении обладающей кривизной эталонной структуры 4 изменяется угол падения освещающего пучка на структуру.

Изменение угла падения наНВ вызывает изменение направления дифракции на сИщ.

Отклонение дифрагированных пучков от первоначального направления вслед-20 ствие изменения угла падения освещающего пучка вызывает изменейие оптической разности хода интерферирующих на образце 7 пучков, перемещение пуч ков по образцу и, как следствие, сма-25 зывание формируемой периодической структуры.

Из выражений (3) и (4) получается соотношение (1) для определения угла .падения 6 освещающего пучка, при ма- 30 лом изменении которого дифрагированный пучок не изменяет своего направления.

В этом случае при малом изменении угла падения вследствие кривизны эта-, 5 лонной структуры дифрагированные пучки не отклоняются от первоначального направления дифракции, поэтому смазывания картины не происходит и точность изготовления повышается.

Пример. Способ реализуют следующим образом. Участок эталонной структуры 4, установленной на карет-. ке 9 с аэростатическими опорами, освещают прошедаим через коллиматор 2 и, светоделитель 3 пучком когерентно- 45 го света от лазера 1, например ЛГ-38 (Л =0,6328 мкм). Пусть период d эталонной структуры равен 3 мкм, порядок дифракции выделенных пучков m =2.

Тогда в соответствии с выражением 50 (1) пучок направляют .на эталонную структуру под углом 8 х12,2 . Освещают участок эталонной структуры 4 вторым пучком света, отраженным от светоделителя 3, симметрично относительно нормали к эталонной структуре 4. Из дифрагированных на эталонной структуре пучков выделяют пару пространственно разделенных пучков

+2-го порядка от одного, и -2-гоот другого освещакщего пучка. Выделенные пучки с помощью призм 5 и 6 направляют на светочувствительный образец 7, также установленный на каретке 9, причем направление падения пучков устанавливают параллельным направлению их дифракции, имеющей место при нормальном падении освещающего пучка на эталонную структуру, в данном случае под углом

24,9 . Нулевой порядок и порядки, кроме выделенных, перекрывают экраном 8, устанвленным перед образцом.

В результате проведенных операций на поверхности образца 7 образуется . периодическая картина, период которой Т=0,75 мкм.

При перемещении каретки 9 с эталонной структурой 4 и образцом 7, например, с помощью линейного алектродвигателя картина-остается иеподвижной относительно поверхности образца. В результате по дпиие образца 7 формируется периодическая структура. В заключение проводят фотохимическую обработку образца.

В известном способе-прототипе, если угол падения 6 освещающего пучка из-за кривизны структуры изменятся на 1, то (при выбранных парамет рах структуры и расстоянии между структурой и образцом - 300 мм) относительное смещение образца 7 и периодической картины составит величину, порядка 3 10 периода картины.

По предлагаемому способу относительное смещение образца и периодической картины составляет 3 %10 + периода картины.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с базовым способомпрототипом позволяет повысить точ- . ность изготовления периодическвх структур по крайней мере на три йорядка за счет устранения влияния кривизны эталонной структуры.