[發(fā)明專利]一種用于激光干涉光刻系統(tǒng)的光柵相位調(diào)制器

有效

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• 申請日: 2013-01-17
• 公開（公告）號: CN103064262A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱煜;張鳴;王磊杰;成榮;楊開明;劉召;胡金春;尹文生;穆海華;胡楚雄;徐登峰
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;G02B26/06
• 代理公司: 北京鴻元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11327
• 代理人: 邸更巖

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光柵相位調(diào)制器，特別涉及一種用于激光干涉光刻系統(tǒng)進(jìn)行相位調(diào)制的光柵相位調(diào)制器。

背景技術(shù)

激光干涉光刻技術(shù)是一種利用兩束或者多束激光干涉產(chǎn)生的周期性圖形曝光感光基底制造微納陣列器件的重要技術(shù)，主要應(yīng)用于特征尺寸低于亞波長的孔陣、點陣、柱陣、光柵、微透鏡陣列等器件的制造，這些微陣列器件在國防、民生、科研等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。

近年來，隨著大型天文望遠(yuǎn)鏡、慣性約束核聚變激光點火系統(tǒng)、光刻系統(tǒng)等重大工程系統(tǒng)中的關(guān)鍵光柵器件對尺寸、柵線密度、精度要求的不斷提高，光柵制造正在向米級尺寸、納米級精度、亞萬級柵線密度的量級邁進(jìn)，大面積高精度密柵線光柵的制造成為了光柵制造領(lǐng)域的亟需解決的熱點問題。傳統(tǒng)光柵制造技術(shù)主要包括機械刻劃、激光直寫、機械拼接等，機械刻劃存在大面積制造精度低、加工周期長、制造的光柵存在鬼線等缺點，激光直寫也存在大面積制造精度低、加工周期長等缺點，機械拼接則存在拼接精度差、拼接過程復(fù)雜、成本昂貴等缺點，因此傳統(tǒng)制造技術(shù)難以實現(xiàn)上述量級光柵的制造。激光干涉光刻技術(shù)或全息光刻技術(shù)則在上述量級光柵制造方面具有大面積制造柵線密精度高、加工周期短等優(yōu)勢，因此激光干涉光刻技術(shù)逐步成為大面積高精度光柵制造技術(shù)的主流技術(shù)。適用于大面積高精度光柵制造的干涉光刻技術(shù)的難點在于干涉光刻系統(tǒng)的研發(fā)，而高精度干涉光刻系統(tǒng)具有很大的研發(fā)難度。針對高精度干涉光刻系統(tǒng)的研發(fā)，世界上著名的光柵制造系統(tǒng)公司及研究機構(gòu)展開了一系列的研究，研究主要集中于高精度干涉光刻系統(tǒng)。高速高精的圖形鎖定技術(shù)是高精度干涉光刻系統(tǒng)研發(fā)中的關(guān)鍵單元技術(shù)，直接決定系統(tǒng)的圖形鎖定精度。在干涉光刻系統(tǒng)研發(fā)領(lǐng)域，國內(nèi)外較多科研機構(gòu)展開研究，研究成果在諸多專利中均有揭露。

麻省理工學(xué)院美國專利US5,142,385公開了一種激光干涉光刻系統(tǒng)，該干涉光刻系統(tǒng)中揭露了一種圖形鎖定裝置，該圖形鎖定裝置利用電光相位調(diào)制器進(jìn)行光束相位調(diào)制實現(xiàn)圖像鎖定，但電光相位調(diào)制器存在相位調(diào)制速度慢、調(diào)節(jié)精度低、調(diào)節(jié)范圍窄等缺點，難以滿足高精度圖形鎖定要求。

麻省理工學(xué)院在另一美國專利US6,882,477B1中公開了一種掃描激光干涉光刻系統(tǒng)，該光刻系統(tǒng)中揭露了一種聲光圖形鎖定裝置。該圖形鎖定裝置利用聲光調(diào)制器進(jìn)行光束相位調(diào)制實現(xiàn)圖形鎖定，雖然聲光調(diào)制器具有調(diào)制速度快、調(diào)節(jié)精度高、調(diào)節(jié)范圍無限大等優(yōu)點；但由于聲光調(diào)制器使通過頻率調(diào)制實現(xiàn)相位調(diào)制，這將改變曝光光束的頻率，影響曝光光束的相干性，且在頻率調(diào)制時，隨著頻率的變化，聲光調(diào)制器出射光束的方向也將改變，這將影響系統(tǒng)圖形鎖定精度、圖形對比度、焦深、焦斑大小等，再加之采用聲光調(diào)制器進(jìn)行相位調(diào)制將使系統(tǒng)光路變的較為復(fù)雜；考慮到上述因素，采用聲光調(diào)制器進(jìn)行相位調(diào)制非實現(xiàn)高精高速圖形鎖定的最佳方案。同時，該專利中還揭露了一種利用壓電陶瓷驅(qū)動反射鏡座進(jìn)行相位調(diào)制以實現(xiàn)圖形鎖定的裝置。該圖形鎖定裝置利用壓電陶瓷驅(qū)動反射鏡座驅(qū)動反射鏡位置改變實現(xiàn)光束相位調(diào)制，該方法不會改變光束的頻率，不影響曝光光束相干性；但當(dāng)反射鏡位置移動時，將影響系統(tǒng)的圖形對比度、焦深、焦斑大小等，且壓電陶瓷驅(qū)動反射鏡座調(diào)制速度慢、調(diào)節(jié)精度低、調(diào)制范圍有限等缺點，該方案也難以滿足高速高精圖形鎖定要求。

考慮到上述技術(shù)方案的局限，尋求一種用于激光干涉光刻系統(tǒng)進(jìn)行相位調(diào)制的光柵相位調(diào)制器，該光柵相位調(diào)制器利用運動光柵的多普勒移頻效應(yīng)實現(xiàn)相位調(diào)制，該光柵相位調(diào)制器具有相位調(diào)制速度快、調(diào)節(jié)精度高、調(diào)節(jié)范圍寬等優(yōu)點，通過合理布置激光干涉光刻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，利用該光柵相位調(diào)制器調(diào)相時不會影響系統(tǒng)精度、圖形對比度、焦深、焦斑大小等，且系統(tǒng)光路簡潔，最終實現(xiàn)干涉光刻系統(tǒng)整體性能的提升。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種用于激光干涉光刻系統(tǒng)進(jìn)行相位調(diào)制的光柵相位調(diào)制器,該光柵相位調(diào)制器具有相位調(diào)制速度快、調(diào)節(jié)精度高、調(diào)節(jié)范圍寬等優(yōu)點，利用該光柵相位調(diào)制器調(diào)相時不會影響系統(tǒng)精度、圖形對比度、焦深、焦斑大小等，且系統(tǒng)光路簡潔，最終實現(xiàn)干涉光刻系統(tǒng)整體性能的提升。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種用于激光干涉光刻系統(tǒng)的光柵相位調(diào)制器，其特征在于：所述的光柵相位調(diào)制器為圓形光柵相位調(diào)制器，圓形光柵相位調(diào)制器包括圓形基板、環(huán)形光柵、旋轉(zhuǎn)電機和光柵定位器；環(huán)形光柵沿圓周方向安裝于圓形基板上，且至少安裝一條環(huán)形光柵；旋轉(zhuǎn)電機的輸出軸與圓形基板相連接，光柵定位器安裝于圓形基板上。