[發(fā)明專利]一種激光干涉光刻系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310017811.8
• 申請日: 2013-01-17
• 公開（公告）號: CN103092003A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱煜;王磊杰;張鳴;劉召;楊開明;胡金春;尹文生;穆海華;胡楚雄;徐登峰;成榮
• 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)明涉及一種激光干涉光刻系統(tǒng)，特別涉及一種用于大面積光柵制造的激光干涉光刻系統(tǒng)。

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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)問題。傳統(tǒng)光柵制造技術(shù)主要包括機(jī)械刻劃、激光直寫、機(jī)械拼接等，機(jī)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(diǎn)，激光直寫也存在大面積制造精度低、加工周期長等缺點(diǎn)，機(jī)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(diǎn)，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(diǎn)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(jī)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)，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)，該光刻系統(tǒng)利用兩束空間濾波器出射的大尺寸光束形成大面積干涉圖形曝光基底實現(xiàn)大面積光柵制作，該系統(tǒng)中干涉圖形具有較大的圖形非線性誤差；同時，為防止系統(tǒng)干涉圖形相位漂移引起誤差，該光刻系統(tǒng)列舉了一種圖形相位鎖定裝置用于光柵圖形鎖定，該裝置通過采樣干涉光束至兩個光電探測器及處理電路實現(xiàn)圖形相位檢測，檢測的相位反饋至控制器控制相位調(diào)制器調(diào)制相位實現(xiàn)圖形鎖定；然而該裝置中的相位測量易受干擾、精度低，加之電光相位調(diào)制器的相位調(diào)制速度慢、調(diào)節(jié)精度低、調(diào)制范圍窄，該裝置難以滿足高精度條紋鎖定要求。

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)利用兩束經(jīng)準(zhǔn)直后的小尺寸光束干涉形成干涉圖形曝光作步進(jìn)掃描運(yùn)動的基底實現(xiàn)大面積光柵制作，經(jīng)準(zhǔn)直后的小尺寸光束干涉有效的消除了干涉圖形的相位非線性誤差；同時，為防止系統(tǒng)干涉圖形相對于運(yùn)動的基底平臺發(fā)生相位漂移引起誤差，該光刻系統(tǒng)列舉了一種基于外差測量原理的圖形鎖定裝置，該裝置通過在干涉光路中布置三個聲光調(diào)制器產(chǎn)生外差相位測量的頻差，利用光束采樣器采樣干涉光束至外差相位計進(jìn)行圖形相位檢測，檢測的相位反饋至控制器控制聲光調(diào)制器調(diào)制相位實現(xiàn)圖形鎖定；該裝置具有高速、高精等圖形相位鎖定優(yōu)點(diǎn)特點(diǎn)，但圖形鎖定裝置使掃描干涉光刻系統(tǒng)過于復(fù)雜，大大增加了系統(tǒng)的裝調(diào)難度，同時聲光調(diào)制器通過移頻進(jìn)行相位調(diào)制易引起光刻系統(tǒng)干涉角度的變化且影響干涉光束的相干性而影響光刻系統(tǒng)性能。

中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所在公開號CN1731283A、CN1690857A、CN1752847A等中國專利中公開了多種激光干涉光刻系統(tǒng)，但干涉光刻系統(tǒng)中均不存在干涉圖形相位鎖定裝置，這使得公開的干涉光刻系統(tǒng)難以實現(xiàn)高精度光柵的制作。中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所在公開號CN1544994A、CN101718884A、CN101793988A等中國專利中公開了僅公開了全息光刻系統(tǒng)的光路調(diào)整及柵線密度調(diào)整方法，未發(fā)現(xiàn)對干涉系統(tǒng)及圖形鎖定相關(guān)論述。蘇州蘇大維格光電科技股份有限公司在公開號CN101846890中國專利中公開了一種并行式干涉光刻系統(tǒng)，光刻系統(tǒng)利用光柵分光和透鏡合光，但干涉光刻系統(tǒng)中也不存在干涉圖形相位鎖定裝置，因此該激光干涉光刻系統(tǒng)也難以實現(xiàn)大面積高精度光柵的制作。

考慮到上述技術(shù)方案的局限，尋求一種激光干涉光刻系統(tǒng)，該光刻系統(tǒng)具有一種基于零差相位測量的圖形相位鎖定裝置，該裝置可極大的抑制零差相位測量擾動，實現(xiàn)高速、高精相位測量及光束相位調(diào)制，同時采用該裝置的干涉光刻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式簡潔且相位調(diào)制不影響光刻系統(tǒng)性能，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激光干涉光刻系統(tǒng)，該干涉光刻系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)很高的干涉圖形鎖定精度，結(jié)構(gòu)形式簡潔、易于裝調(diào)。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：