[實(shí)用新型]一種基于導(dǎo)模干涉的偶氮苯聚合物表面起伏光柵光刻機(jī)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320018016.6
• 申請日: 2013-01-14
• 公開（公告）號: CN203149265U
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王向賢;張斗國;朱良富;陳漪愷;胡繼剛;王沛;明海
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;G02B27/09;G02B27/10
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 楊學(xué)明

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及微電子、光電子器件制備等微納加工領(lǐng)域的光刻機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于導(dǎo)模干涉的偶氮苯聚合物表面起伏光柵光刻機(jī)。

背景技術(shù)

光刻技術(shù)是一種精密的微納加工技術(shù)。現(xiàn)有的無掩模表面等離子體亞波長光刻技術(shù)主要存在刻寫的光柵深度淺，激發(fā)光偏振僅限于TM偏振等等不足。這種光刻手段在實(shí)際應(yīng)用中都有著局限性。其主要存在的問題為：

1、光柵深度淺，由于表面等離子波的穿透深度很小，故很難刻寫出深度較深的亞波長光柵，這影響了光柵的應(yīng)用。

2、激發(fā)光偏振模式單一，無掩模表面等離子體亞波長光刻技術(shù)中，僅TM偏振光才能激發(fā)表面等離子體波，而TE偏振光無法激發(fā)表面等離子體波。

3、光刻工藝復(fù)雜：采用傳統(tǒng)光刻膠的無掩模表面等離子體光刻技術(shù)，曝光后，需要在暗室進(jìn)行顯影、定影等化學(xué)處理工藝，工藝復(fù)雜、耗時(shí)，如果其中某一環(huán)節(jié)出錯(cuò)，則需重頭再來。

4、成本高，基于表面等離子體的光刻技術(shù)，光源大多為紫外光，紫外光源的價(jià)格顯然高于可見光波段的光源。

5、曝光時(shí)間長，采用偶氮苯聚合物薄膜作為光刻介質(zhì)時(shí)，雖然可以簡化工藝，但由于光場主要分布在金屬和偶氮苯聚合物的界面，故所需曝光時(shí)間較長。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有表面等離子體光刻技術(shù)的不足，提出一種基于導(dǎo)模干涉的偶氮苯聚合物表面起伏光柵光刻機(jī)。是一種基于百納米量級厚度的偶氮苯聚合物薄膜，利用導(dǎo)模干涉場誘導(dǎo)偶氮苯聚合物的質(zhì)量遷移，從而刻寫亞波長偶氮苯聚合物表面起伏光柵的光刻機(jī)。是一種具有激發(fā)光偏振模式多樣化，曝光時(shí)間短，光刻工藝簡單，成本低，周期可調(diào)，刻寫結(jié)構(gòu)可重構(gòu)的大面積亞波長偶氮苯聚合物表面起伏光柵光刻機(jī)。

實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案如下：

一種基于導(dǎo)模干涉的偶氮苯聚合物表面起伏光柵光刻機(jī)，該光刻機(jī)包括：激光光源，光電快門，短焦距透鏡，長焦距透鏡，半波片，起偏器，分束器，平面反射鏡A，平面反射鏡B，棱鏡，匹配油，玻璃基底，金屬薄膜，偶氮苯聚合物薄膜，光波導(dǎo)參數(shù)測量儀；其中：

所述的激光光源，為可見光波段或紫外波段的激光，用于激發(fā)金屬薄膜、偶氮苯聚合物薄膜、空氣多層結(jié)構(gòu)中的導(dǎo)波模式，簡稱導(dǎo)模；所述激光光源所發(fā)射的激光，經(jīng)過光電快門控制曝光時(shí)間，通過短焦距透鏡，長焦距透鏡擴(kuò)束后，經(jīng)過半波片，起偏器后成為具有特定偏振方向的低強(qiáng)度激光束，經(jīng)分束器分成強(qiáng)度相同的兩束光，其中一束光經(jīng)平面反射鏡A反射后輻照到放置在光波導(dǎo)參數(shù)測量儀中心的所述的棱鏡上，并經(jīng)該棱鏡和所述的匹配油，所述的玻璃基底耦合后，輻照到所述的金屬薄膜上，通過光波導(dǎo)參數(shù)測量儀測量反射光光強(qiáng)曲線，并確定激發(fā)的導(dǎo)波模式及其對應(yīng)的激發(fā)角；選取所需的用于刻寫偶氮苯聚合物薄膜表面起伏光柵的導(dǎo)波模式，將棱鏡，匹配油，玻璃基底，金屬薄膜，偶氮苯聚合物薄膜通過光波導(dǎo)參數(shù)測量儀調(diào)至相應(yīng)的導(dǎo)波模式對應(yīng)的激發(fā)角后，將平面反射鏡B與平面反射鏡A關(guān)于棱鏡底面的法線對稱放置，以使經(jīng)平面反射鏡B反射的激光束與平面反射鏡A反射的激光束具有相同的入射角，且兩束光輻照在金屬薄膜上的光斑重合。暫時(shí)關(guān)閉光電快門，并通過旋轉(zhuǎn)半波片使得刻寫光光強(qiáng)能夠達(dá)到最大；設(shè)置好曝光時(shí)間后，開啟光電快門，兩束高強(qiáng)度激光將以相同的激發(fā)導(dǎo)模的入射角輻照到金屬薄膜上，從而激發(fā)金屬薄膜，偶氮苯聚合物薄膜和空氣多層結(jié)構(gòu)中的兩束導(dǎo)模，該兩束導(dǎo)模的相互干涉導(dǎo)致偶氮苯聚合物的質(zhì)量遷移，從而在金屬薄膜上的偶氮苯聚合物薄膜層刻寫出大面積亞波長氮苯聚合物表面起伏光柵，光柵的面積與擴(kuò)束后的激光束光斑面積相當(dāng)，光柵的周期可以通過偶氮苯聚合物薄膜的厚度和/或激發(fā)的導(dǎo)模來調(diào)節(jié)，所刻寫的光柵可通過加熱或圓偏振光輻照來擦除，進(jìn)而進(jìn)行重新刻寫。

進(jìn)一步的，所述的偶氮苯聚合物薄膜具有寬光譜響應(yīng)范圍，所述的激光光源可采用可見光波段或紫外波段的激光，如：532nm激光，442nm激光或355nm激光。

進(jìn)一步的，金屬薄膜蒸鍍在玻璃基底上，偶氮苯聚合物薄膜旋涂在金屬薄膜上，玻璃基底通過匹配油與棱鏡粘結(jié)，并與棱鏡一起放置在光波導(dǎo)參數(shù)測量儀的中心。

進(jìn)一步的，通過起偏器的起偏方向確定激發(fā)導(dǎo)模的激光束的偏振方向，通過半波片的快軸方向與起偏器的起偏方向之間的夾角改變激光束的強(qiáng)度。

進(jìn)一步的，所用偶氮苯聚合物薄膜的厚度在百納米量級，且其厚度可以通過偶氮苯聚合物的濃度以及涂膠速度進(jìn)行有效控制。

進(jìn)一步的，在低強(qiáng)度激光條件下利用光波導(dǎo)參數(shù)測量儀測量反射光光強(qiáng)曲線，進(jìn)而確定激發(fā)的導(dǎo)波模式及其對應(yīng)的激發(fā)角；在高強(qiáng)度激光條件下刻寫偶氮苯聚合物表面起伏光柵。