Способ изготовления линейных периодических структур

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗ АВТОРСКОМУ СВИДЕТ( 71) Институт электроники АН БСС53) 535,853.31 (088.8)56 ) 1. Борн М., Вольф Э. Основытики. М., "Наука", 1973, с, 374.2.Авторское свидетельство СССР 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, имекщейодинаковый порядок дифракции за исключением нулевого, на разные знаки,направлении выделенных пучков на образец параллельно направлению ихдифракции, 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 щ и й с ятем, что, с целью повышения точности изготовления путем уменьшениявлияния кривизны эталонной структуры, одновременно освещают структурувторым пучком света, который когерентен с первым, выделяют по одномудифрагированному пучку от каждогоосвещающего пучка, а сами эти пучкинаправляют на эталонную структурусимметрично относительно нормали кней под угломк этой нормали, причем величина 8 определяется из соотношения: порядок дифракции выделенного пучка;длина волны света;период эталонной структуры.Изобретение относится к оптическому приборостроению .и может найти применение, например, при создании элементов интегральной оптики.Известен способ изготовления линейных периодических структур,в соот ветствии с которым параллельные штрихи изготавливаемой структуры формируют алмазным резцом на поверхности стекла 111Недостатком указанного способа 10 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 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 23, . Недостаткбм известного способа является наличие погрешности изготовления, обусловленной кривизной структуры.35Цель изобретения - повышение точности изготовления путем уменьшения влияния кривизны эталонной структуры.40Поставленная 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 разец параллельно направлению их дифракции, имеющей место при нормаль. ном падении освещакицего пучка, совмещении 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 фрагированному пучку от каждого осве-. щающего пучка, а сами эти пучки направляют на эталонную структуру симметрично относительно нормали к ней под углом 8, к этой нормали, причем 65величина, 9 определяется из соотношения: и светоделитель 3 пучком когерентного света от лазера 1. Пучок направляют на эталонную структуру 4 подуглом д , 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 пучкуот каждого освещающего пучка), имеющих одинаковый порядок дифракции,но разные знаки, Номер порядка этихвыделенных пучков используется дляопределения угла падения О обоихосвещающих пучков. Нулевой порядоки порядки, кроме выделенных перекрывают экраном 8, Выделенные пучки спомощью призм 5 и б направляют насветочувствительный образец 7 и совмещают на его поверхности, причемнаправление пучков на образец 7 устанавливают параллельным направлению их дифракции, имеющей место.принормальном 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 равенТ= -а(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 сгс 51 О -1. (112 агде п - порядок дифракции выделенного пучка;В - 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 освещают прошедшим через коллиматор 21089541 4 Составитель В.КравченкоРедактор А.фролова . Техред С.Мигунова Корректор И.ЭрдейиС Заказ 2930/44 Тираж 497 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5 Филиал ППП ",Патент", г.Ужгород, 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 9 освещающего пучка иугол дифракциисвязаны соотношениемМл -Зп 9 хкз Л( 3) 0При перемещении обладающей кривизной эталонной структуры 4 изменяется угол падения освещающего пучка на структуру,Изменение угла падения надВ вызывает изменение направления дифракции на сИш Отклонение дифрагированных пучков от первоначального направления вследствие изменения угла падения освещающего пучка вызывает изменейие оптической разности хода интерферирующих на образце 7 пучков, перемещение пучков по образцу и, как следствие, смазывание формируемой периодической структуры.Из выражений ( 3) и (4) получается соотношение ( 1) для определения угла .падения 6 освещающего пучка, при ма лом изменении которого дифрагированный пучок не изменяетсвоего направ- ления.В этом случае при малом изменении угла падения вследствие кривизны эта-,з 5 лонной структуры дифрагированные пучки не отклоняются от первоначального направления дифракции, поэтому смазывания картины не происходит и точность изготовления повышается,П р и м е р. 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 го света от лазера 1, например ЛГ( Ь =0,6328 мкм), Пусть период д эталонной структуры равен 3 мкм, порядок дифракции выделенных пучков п=2.Тогда в соответствии с выражением 50 (1) пучок направляют .на эталонную структуру под углом 9 х 12,2 ф, 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 фустановленный 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 углом24,9 ф, Нулевой йорядок 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 йеподвижной относительно поверхности образца. В результате по дпиие образца 7 формируетсяпериодическая структура, В заключение проводят фотохимическую обработку образца.В известном способе-прототипе, если угол падения 8 освещающего пучка из-за кривизны структуры изменятся на 1, то (при выбранных параметрах структуры и расстоянии между структурой и образцом - 300 мм) относительное смещение образца 7 и периодической картины составит величину ,порядка 3 ф 10 периода картины.По предлагаемому способу относительное смещение образца и периоди- ческой картины составляет ф 3 10 ф периода картины.Таким образом, предлагаемый снособ по сравнению с базовым способом- прототипом позволяет повысить точ- . ность изготовления периодическйхструктур по крайней мере на три йорядка за счет устранения влияния кривизны эталонной структуры.