[发明专利]一种激光双光束干涉光刻系统

说明书

技术领域

本发明属于干涉光刻的技术领域，具体涉及一种激光双光束干涉光刻系统。

背景技术

纳米器件小型化和多样化是纳米技术的重要发展方向，光刻技术在纳米器件的制备中扮演着技术先导的角色，光刻技术也朝着大面积、快速加工能力和复杂结构制备的方向发展。

干涉光刻技术原理是利用双光束或者多光束干涉效应在光刻胶层上产生明暗相间的条纹，通过显影等一系列工艺，将干涉产生的图形转移到衬底表面的技术。其特点是无需掩膜版，直接作用于衬底表面，操作简单，适合于大面积大视场的加工，干涉光刻理论上最小制作衬底图形的周期可以到λ/2。

电子束、聚焦离子束、极紫外线、X射线刻蚀等后光刻技术的发展为实现纳米加工提供了新的选择。但上述后光刻技术存在需要真空等苛刻的环境条件、设备价格昂贵、效率低、工艺周期长、制作面积受限等问题，严重限制了新型微纳原型器件的探索和研究。

发明内容

本发明目的是提供一种激光双光束干涉光刻系统，使得干涉光束空间角可调，结合激光场调制技术，通过一次或多次曝光，实现大面积、多样化周期结构和复杂结构纳米尺度加工。

为实现上述目的，本发明提供至少一种方案如下：

一种激光双光束干涉光刻系统，包括He-cd激光器、准直透镜、数字微镜元件(DMD)、分光光栅、第一反射镜、6维移动平台、基片、第二反射镜和空间光调制器(SLM)，通过计算机控制数字微镜元件(DMD)和空间光调制器(SLM)，配合机械臂控制反射镜控制干涉光束入射角；

He-cd激光器的激光束通过准直透镜准直后再经过扩束和滤波之后，经过数字微镜元件(DMD)对入射光强度进行调制，经数字微镜元件(DMD)调制反射后进入分光光栅，一路作为参考光通过第一反射镜入射到基片上，一路作为调制光先进入空间光调制器(SLM)进行相位波形调制，然后通过第二反射镜入射到基片上与参考光产生干涉；

第一反射镜与第二反射镜两面反射镜分别固定在两个不同机械臂上，空间光调制器(SLM)固定在调制光路机械臂上，与第二反射镜同轴安装，确保空间光调制器(SLM)出射光能够到达第二反射镜。

其中，所述He-cd激光器输出激光束为325nm波长。

其中，通过计算机控制数字微镜元件(DMD)间隔选通和空间光调制器(SLM)调制波形。

其中，第二反射镜和空间光调制器(SLM)同轴安装在同一个机械臂上，通过机械臂控制调制光的入射角度，第一反射镜固定在另外一条机械臂上，用于任意调节参考光的入射角度。

其中，干涉图样由参考光入射角、调制光入射角、调制波形和曝光次数共同决定，干涉图样的多自由度保证了干涉图像的多样性。

一种激光双光束干涉光刻系统，包括He-cd激光器、准直透镜、数字微镜元件(DMD)、半反半透镜、第三反射镜、6维移动平台、第四反射镜和变形镜；

He-cd激光器发出的激光束通过准直透镜扩束后，经过数字微镜元件(DMD)强度调制反射后，进入半反半透镜，产生反射光为参考光，产生折射光为调制光，调制器件为变形镜；

第三反射镜与两面反射镜分别固定在两可旋转的机械臂上，用于调节入射光的入射角度，确保参考光和调制光在基片上产生干涉。

其中，所述系统还包括一系列滤波光阑和一个视场光阑。

其中，所述系统变形镜由计算机直接控制。

与现有技术相比，本发明采用光束强度相位调制与干涉光刻相结合，利用入射光入射角多样化调节，一次或者多次在光刻胶上曝光。可以实施周期性的大面积纳米尺度的加工，或复杂结构、特殊结构纳米尺度加工。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。

图1为实施例一所公开的激光双光束干涉光刻系统光路图；

图2为实施例二所公开的激光双光束干涉光刻系统光路图；

图3为光束干涉示意图；

图4为两次曝光光强分布示意图。

图中，11为He-cd激光器，12为准直透镜，13为数字微镜元件(DMD)，14为分光光栅，15为第一反射镜，16为6维移动平台，17为基片，18为第二反射镜，19为空间光调制器(SLM)，20为半反半透镜，21为第三反射镜，22为第四反射镜，23为变形镜。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式进一步说明本发明。