本發(fā)明涉及自溯源光柵，尤其是涉及一種基于自溯源光柵的電子束直寫加工偏差校準修正方法。

背景技術：

1、隨著技術的發(fā)展，傳統(tǒng)光學器件的性能受限于自然界可用光學材料的性質，對光的調控依賴于體材料在空間上的相位積累，難以降低光學系統(tǒng)的體積和重量，無法滿足無人機等對輕小型化光學系統(tǒng)的要求。一代材料、一代器件、一代技術，微納光學元件成為未來光學系統(tǒng)輕薄化、小型化的核心手段。

2、微納光學元件的高效率波束調控性能來源于各亞波長結構單元和陣列對光的精確調控，需要保證結構單元尺寸和位置的準確性。光頻亞波長結構小至數(shù)十納米，而器件尺寸至少為數(shù)十毫米，其中包含了數(shù)十億個不同角度、不同特征尺寸的離散結構單元，制造過程跨越宏、微、納多個尺度。任何形貌、尺寸誤差以及位置的不準確都將導致器件性能降低甚至是功能失效。

3、由于微納光學元件具有結構尺寸小的特點，因此電子束光刻是目前的主流制備方法。電子束光刻是通過電磁透鏡對電子槍出射的電子束進行聚焦，形成高分辨率的高斯型電子束斑，對襯底上的光刻膠進行曝光的加工技術，是一種靈活、自動化程度高的無掩膜曝光設備。電子束光刻的精度很高，可以很容易達到10nm以下的分辨率，但是其準確性較差，機械振動、電磁干擾、熱膨脹、樣品電荷積累、環(huán)境變化等諸多因素都可能引起電子束位置發(fā)生漂移，導致電子束曝光的定位準確度低于20nm。

4、目前普遍采用的是高分辨率電子顯微鏡(sem)或原子力顯微鏡(afm)對電子束光刻制備的結構進行測量和表征。但是該方法存在如下關鍵問題尚未解決：一方面，測量儀器的測量穩(wěn)定性、可比性和一致性欠佳，即對于不同的儀器，甚至于同一臺儀器，進行多次重復測量，所得到的結果也不一樣。原因在于儀器不同的放大倍數(shù)以及原子力顯微鏡掃描管的非線性等影響因素造成掃描圖像的長度基準并不準確，從而為曝光光柵的測量結果帶來了偏差。另一方面，由電子束光刻制備的微納結構，自身并不具備自溯源性(即指自身結構參數(shù)能直接溯源到某些天然基準的特征)，所以，也就無法得知電子束光刻制備結構的絕對準確性，而電子束光刻技術的不準確性為微納光學元件進一步的創(chuàng)新和發(fā)展帶來了限制。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種基于自溯源光柵的電子束直寫加工偏差校準修正方法，利用原子光刻技術制備待測光柵，使其具有自溯源特性，獲取的待測光刻膠圖形的周期節(jié)距值保持和待測光柵相同的自溯源性，因此使得測量結果更為精確。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于自溯源光柵的電子束直寫加工偏差校準修正方法，包括以下步驟：

3、s1、利用原子光刻技術制備標準光柵；

4、s2、獲取涂有電子束光刻膠的襯底；

5、s3、生成特定周期的光柵gds文件，并導入電子束光刻機的電腦里；

6、s4、在涂有電子束光刻膠的襯底上，利用電子束光刻技術制備待測光柵；

7、s5、通過信號比對裝置計算得到標準光柵和待測光柵的周期信號；

8、s6、將待測光柵的周期信號與標準光柵的周期信號進行比對測量，得到電子束光刻制備的待測光柵的誤差值；

9、s7、將周期誤差值反饋給版圖繪制部分，修改曝光版圖的周期，并利用電子束光刻重新制備新光柵。

10、優(yōu)選的，所述原子光刻技術采用的原子包括鉻原子、鋁原子或鐵原子。

11、優(yōu)選的，所述步驟s1通過電子束光刻裝置進行標準光柵的制備，電子束光刻裝置包括電子槍、電子光學系統(tǒng)、樣品臺。

12、優(yōu)選的，所述襯底為硅晶圓片，所述電子束光刻膠為pmma或zep?520a。

13、優(yōu)選的，所述步驟s2具體為：將襯底放在甩膠機上，真空吸附固定襯底；用移液槍吸取光刻膠并轉移至襯底上，旋涂光刻膠；最后置于熱板上進行烘烤。

14、優(yōu)選的，所述gds文件由l-edit、k-layout、cad等軟件生成。

15、優(yōu)選的，所述步驟s4具體為；將旋涂好光刻膠的襯底放入電子束光刻機，用電子束進行曝光；曝光結束后將襯底取出來進行顯影-定影工作；最后將樣品用氮氣槍吹干，得到待測光柵。

16、優(yōu)選的，所述自溯源光柵信號比對裝置包括自溯源光柵干涉儀、二維壓電位移臺、示波器、待測光柵干涉儀。

17、優(yōu)選的，所述自溯源光柵干涉儀和所述待測光柵干涉儀均包括反射鏡、四分之一波片、偏振片、偏振分光棱鏡和二分之一波片，所述自溯源光柵干涉儀還包括光電探測器一，所述待測光柵干涉儀還包括光電探測器二。

18、優(yōu)選的，所述待測光柵的周期通過以下公式獲得：

19、

20、其中，d0和dn分別為標準光柵和待測光柵的周期，f0為標準光柵的信號頻率。

21、因此，本發(fā)明采用上述的一種基于自溯源光柵的電子束直寫加工偏差校準修正方法，具有以下有益效果：

22、通過原子光刻技術制備待測光柵，具有測量學上周期節(jié)距的自溯源性，可以使電子束光刻制備的待測光刻膠光柵的周期節(jié)距值保持和待測光柵相同的自溯源性，因此使得測量結果更為精確。

23、下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細描述。

技術特征：

1.一種基于自溯源光柵的電子束直寫加工偏差校準修正方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于自溯源光柵的電子束直寫加工偏差校準修正方法，其特征在于：所述原子光刻技術采用的原子為鉻原子、鋁原子或鐵原子的任一種。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于自溯源光柵的電子束直寫加工偏差校準修正方法，其特征在于，所述步驟s1通過電子束光刻裝置進行標準光柵的制備，所述電子束光刻裝置包括電子槍、電子光學系統(tǒng)、樣品臺。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種基于自溯源光柵的電子束直寫加工偏差校準修正方法，其特征在于：所述襯底為硅晶圓片，所述電子束光刻膠為pmma或zep?520a。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種基于自溯源光柵的電子束直寫加工偏差校準修正方法，其特征在于，所述步驟s2具體為：將襯底放在甩膠機上，真空吸附固定襯底；用移液槍吸取光刻膠并轉移至襯底上，旋涂光刻膠；最后置于熱板上進行烘烤。

6.根據(jù)權利要求1所述的一種基于自溯源光柵的電子束直寫加工偏差校準修正方法，其特征在于：所述gds文件由l-edit、k-layout、cad等軟件生成。

7.根據(jù)權利要求1所述的一種基于自溯源光柵的電子束直寫加工偏差校準修正方法，其特征在于，所述步驟s4具體為；將旋涂好光刻膠的襯底放入電子束光刻機，用電子束進行曝光；曝光結束后將襯底取出來進行顯影-定影工作；最后將樣品用氮氣槍吹干，得到待測光柵。

8.根據(jù)權利要求1所述的一種基于自溯源光柵的電子束直寫加工偏差校準修正方法，其特征在于：所述自溯源光柵信號比對裝置包括自溯源光柵干涉儀、二維壓電位移臺、示波器、待測光柵干涉儀。

9.根據(jù)權利要求8所述的一種基于自溯源光柵的電子束直寫加工偏差校準修正方法，其特征在于：所述自溯源光柵干涉儀和所述待測光柵干涉儀均包括反射鏡、四分之一波片、偏振片、偏振分光棱鏡和二分之一波片，所述自溯源光柵干涉儀還包括光電探測器一，所述待測光柵干涉儀還包括光電探測器二。

10.根據(jù)權利要求1所述的一種基于自溯源光柵的電子束直寫加工偏差校準修正方法，其特征在于：所述待測光柵的周期通過以下公式獲得：

技術總結
本發(fā)明公開了一種基于自溯源光柵的電子束直寫加工偏差校準修正方法，包括以下步驟:利用原子光刻技術制備標準光柵；獲取涂有電子束光刻膠的襯底；生成特定周期的光柵GDS文件，并導入電子束光刻機的電腦，利用電子束光刻技術制備待測光柵；通過信號比對裝置對標準光柵和待測光柵的周期信號進行計算和比對測量，得到電子束光刻制備的待測光柵的誤差值；通過周期誤差值反饋，在版圖繪制中修改曝光版圖的周期，并利用電子束光刻重新制備新光柵。本發(fā)明通過自溯源光柵修正電子束光刻制備光柵的周期誤差，具有測量學上周期的自溯源性，可以為電子束光刻技術提供直接的精準標尺，解決了制備過程和傳統(tǒng)測量方法帶來的誤差，減小了電子束光刻技術的誤差。

技術研發(fā)人員：程鑫彬,鄧曉,朱靜遠,董思禹,解鈺瑩,李同保
受保護的技術使用者：同濟大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/11/14