[發明專利]一種基于空間光調制器的干涉光刻系統和方法

無效

• 申請號: 201210440974.2
• 申請日: 2012-11-07
• 公開（公告）號: CN102967999A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 王笑冰;李建兵;張海明
• 申請（專利權）人: 深圳大學反光材料廠
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;G02B27/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及光刻技術領域，特別是涉及一種基于空間光調制器的干涉光刻系統和方法。

背景技術

光學的光刻技術可用于衍射光柵、激光全息圖、全息光學元件等產品的制作，因而在光刻制版、防偽、微光學等領域具有廣泛應用，近年來更不斷進步，成為推動半導體技術、激光技術、微加工技術和微電子產業等科學和產業高速發展的一個重要因素。包括我國在內的多個國家都在大力研制各種光學光刻系統。

光刻技術經歷了從傳統的接觸式曝光，到光學投影光刻，更進一步到目前先進的干涉光刻、成像干涉光刻、全息光刻、原子光刻等新型光刻技術的發展。下面分別對各種光刻技術進行簡要介紹：

基于接觸式曝光的光刻機結構簡單、價格低廉、發展較為成熟，但是存在對掩模制作要求較高的問題，因此分辨率受限，其分辨率通常在1微米左右，而且光刻膠直接和掩模板接觸，極易磨損。但是由于其成本低廉，現在仍在對分辨率要求較低的領域有較廣泛應用。

光學投影光刻是目前主流光刻技術之一，通過投影將結構圖形縮小打印在光刻膠上，其優點是分辨率較高、不污染掩模板和光刻膠版。該技術存在的問題主要有分辨率受到激光波長和光刻投影鏡頭的限制，很短波長的激光和高分辨率的微縮投影鏡頭都是非常昂貴且復雜的。

為使用更短的波長來提高分辨率，極紫外光刻技術、X射線光刻技術和電子束光刻技術被應用于光刻系統的研制，采用這些超短波長技術的光刻系統具有很高的分辨率，但是其系統非常復雜、昂貴而龐大，系統制作對光源(或電子束源)、材料、元件等要求極高，而且對使用者來說操作難度也非常高。因此雖然有成功的產品，但很難在市場推廣應用。

激光干涉光刻技術的基本原理是利用光的干涉特性，通過一定方式來控制干涉場內的光強度分布，并用感光材料記錄下來，產生光刻圖形。該技術的分辨率由所用激光波長和干涉角度決定，雖然也需要微縮鏡頭，但是與光學投影光刻所需的微縮投影鏡頭相比要簡單且廉價。而該技術具有的另一顯著優點在于曝光場的面積僅受限于系統的通光孔徑，因此特別適合于較大面積光刻。

干涉光刻的核心問題在于怎樣將光束分開，進行圖像信息調制，再進行會合，并控制會合的角度以控制干涉場內的光強分布。目前的干涉光刻技術對這一問題的解決主要采用兩種方法：①光柵衍射分光：采用一維光柵進行分光，濾去0級光，采用正負1級光進行干涉；②棱鏡折射分光：采用多個棱鏡，控制透射光和反射光，使得它們以一定角度進行會合以達到干涉。其中，光柵衍射分光方法使用的一維光柵由于光柵常數一定，為了改變干涉光的夾角，比如采用多個一維光柵置換的方法，由于必須人工替換光柵，并進行重復曝光，同時由于每次曝光只記錄一個點而不是一幅圖像，所以效率非常低。而棱鏡折射分光方法需要采用多個光學元件，光線進行多次折射和反射，并且需要使用電子機械系統來控制這些光學元件做定位移動來控制光束方向，因此系統較為復雜，且光學元件移動速度不高，光能在多次折射和反射中存在較大的損耗。棱鏡折射分光方法由于可以控制光路中各個元件位置來達到對干涉角度的控制，因此不需要人工替換光柵，但是由于折射方法每次記錄的信息同樣都是來自兩個單光束形成的一個光點，每次曝光都只能記錄一個點而非一幅圖像，因此效率也比較低。雖然目前已有光刻系統對此進行了改進，將數字空間光調制器用于干涉光刻系統的圖像信息調制，如液晶空間光調制器(LC-SLM，Liquid?CrystalSpatial?Light?Modulator)、數字微反射鏡(DMD，Digital?Micro-mirror?Device等，然而仍沒有一個簡單而全面的方法，既能高效曝光，又能同時實現圖像信息調制和衍射分光。

發明內容

本發明針對現有技術的上述缺陷，提供一種基于空間光調制器的干涉光刻系統和方法，能基于空間光調制器同時實現干涉光場的圖像信息調制和衍射分光，并達到高效光刻的目的。本發明采用如下技術方案：

一種基于空間光調制器的干涉光刻系統，所述系統按光束傳播方向依次包括：光源、擴束鏡、準直透鏡、空間光調制裝置、傅立葉變換透鏡、傅立葉變換譜面濾波擋板、成像鏡、光刻膠干板，所述空間光調制裝置包括空間光調制器和計算機，計算機與空間光調制器連接；