随着米量级光栅在高功率激光装置、大型光刻机设备等各大系统中的广泛引用,对米量级光栅的制作技术也提出了更高的要求。针对米量级光栅的制作,中国科学技术大学与苏州大学等单位已经发展出一套较为成熟的全息-离子束刻蚀工艺。但是,全息光刻制备的米量级光刻胶光栅槽底仍极易残留有多余的光刻胶,这将直接影响离子束刻蚀后光栅的槽深及均匀性,进而影响到光栅质量。本文针对米量级光刻胶光栅制备过程中的残余光刻胶问题,使用输出口径Φ40 mm的等离子体源,设计并制作了一个梯形扩散结构,取得了以下的研究成果:1、针对等离子体源,设计并制作了一种新的梯形扩散结构。该结构包含有两个部分:a.梯形中空扩散结构,主要起到扩散作用;b.可以调整间距的石墨栅栏结构,目的是将扩散后的等离子体进行二次调制,使其均匀分布。2、利用Fluent软件对梯形扩散结构进行仿真模拟,理论上验证了梯形扩散结构的可行性。仿真模拟结果表明,等离子体经过梯形扩散结构调制后能够扩散至600 mmX 40 mm的区域,且在500 mmX 40 mm分布均匀。3、设计了一系列等离子体刻蚀实验,利用小尺寸光栅阵列模拟米量级光栅,对梯形扩散结构的实际扩散匀化等离子体的效果进行验证。实验结果证明输出口径仅为Φ40 mm的等离子体源产生的等离子体,经过梯形扩散结构的调制后,能够在尺寸为450 mm×40 mm大小区域内均匀分布。光刻胶光栅线条的等离子体刻蚀深度均匀性误差保持在±5%范围内。研究结果表明,本文提出的梯形扩散结构可以实现等离子体的均匀扩散,将输出口径仅为40 mm的等离子体源产生的等离子体均匀扩散至450 mm X 40 mm的区域内。利用此梯形扩散结构,通过一维扫描刻蚀的方式,可以使用小型等离子源完成米量级光刻胶光栅的等离子体刻蚀,且光栅线条刻蚀均匀性误差保持在±5%,满足光栅制作要求。