[发明专利]以光纤作为空间滤波器与扩束器的激光干涉微影设备

说明书

技术领域

本发明是有关于一种具有光纤的激光干涉微影设备。

背景技术

激光干涉微影（Laser interference lithography，LIL）能以低成本制造出高解析度的奈米级表面图案。LIL是使用同调光源，对光源分光或反射，使两道或以上的光在空间中重迭，进而在光阻上产生干涉条纹及周期性结构。LIL的优点如下。第一，LIL可不需使用传统微影技术所使用的光罩和高数值孔径(Numerical Aperture，NA)值的透镜组，因此可避免光学绕射和省去昂贵的设备。第二，LIL拥有大聚焦深度，可以大幅减低环境对曝光的影响。第三，在不更改光学元件和光学设计的情况下，变更干涉入射角度，即可得到更小的周期与线宽。

利用LIL可以形成具有奈米等级图案的模具，利用此模具可以进行奈米压印。奈米压印技术的应用涵盖资讯储存、生医、光电、显示器、奈米电子领域等，其中有一项极具发展潜力的应用就是金属线光栅偏振器(Wire GridPolarizer，WGP)。此产品可以取代传统偏极板，让目前所使用的显示器更加节能、更加有效率。

WGP的制作是利用奈米级的光学微结构所产生的光学效果，所以制作的结构的周期与线宽等规格更显重要。在设计和发展WGP时，需要针对周期和线宽分别进行研究，方能制造出有最佳效率的WGP结构。如要快速且大面积制作奈米级结构，最有效率的技术是利用奈米压印，其中模具扮演着重要的脚色。因此，一个能够生产均匀且能够快速改变任何周期与线宽的奈米结构，和生产出结构坚固可靠的模具的系统，可使奈米压印的制程更加稳定快速。

然而，LIL需要很高的激光指向稳定度，在奈米尺度之下，无论任何激光指向飘移或是振动，都会造成干涉周期或是结构位置的改变，最终使LIL的光栅失去对比度或是破坏其结构，终将无法产生干涉条纹。虽然在能够利用精密量测及控制来作即时修正，但是相当耗费设备及技术成本，不符需求。

此外，激光光源都存在有空间杂讯。为了消除空间杂讯、减低气体激光在运作时所产生的大量废热影响环境温度梯度变化，在光路架设时，通常会将激光光源架设在远离干涉微影的光学桌，使空间频率中较高频的杂讯在光的传递过程中远离激光的光轴，并且架设针孔当作空间滤波器，过滤激光的空间杂讯或过滤因为光路上光学元件的缺陷所造成的绕射光源。

然而，针孔的位置必须适当地受到调整，太过接近或远离激光光源都会造成不良效果。因此，需要配合复杂的光学机构、光学检测和精密的光学元件，再配合高速的即时回馈系统构建成条纹锁定(fringe-locking)系统，过程耗时且成本高昂。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种以光纤作为空间滤波器与扩束器的激光干涉微影设备，利用具有传输性质的光纤来取代针孔空间滤波器及扩束器，并提供纯净、稳定的同调激光光束当作曝光光源，来进行激光干涉微影制程。

为达上述目的，本发明提供一种激光光纤干涉微影设备，包含一激光光源、一光学元件组合、一曝光载台以及一光纤组。激光光源提供一第一激光光束。光学元件组合光学耦接至激光光源，接收并处理第一激光光束以提供一道或多道第二激光光束。曝光载台用于承载一待曝物。光纤组接收一道或多道第二激光光束并将一道或多道第二激光光束处理成一道或多道不具有空间杂讯的单一模态的稳定同调第三激光光束。光纤组的一工作波长范围涵盖第二激光光束的一波长。利用一道或多道第三激光光束于待曝物上产生一干涉图案。在激光光源的一输出端至曝光载台的一光路中，不存在有针孔空间滤波器及扩束器。

通过本发明的上述实施样态，可以利用光纤滤除空间杂讯，得到不具有空间杂讯的纯净、单一模态、稳定的激光光束以供激光干涉微影用。

为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1至3分别显示依据本发明第一至第三实施例的LIL设备的示意图。

图4A与4B分别显示使用本发明的单模光纤及习知针孔所获得的光束轮廓图。

图5A与5B分别显示在光纤的输出端与萤光萤幕之间置放UV偏振器所获得的光束轮廓图。

图6与7显示依据本发明第一实施例所得的两种光栅的电子显微照片图。

图8与9显示依据本发明第一实施例所得的两种奈米柱的电子显微照片图。

图10与11分别显示依据本发明第四与第五实施例的LIL设备的示意图。

附图标号：

LB1、LB2：激光光束

LC：第三激光光束