[发明专利]扫描干涉光刻系统

说明书

本发明属于光学仪器仪表设备技术领域，提供了一种扫描干涉光刻系统，包括外差光路、第一干涉光路、第二干涉光路、运动台和控制子系统；运动台，所述运动台上承载基底，以位移测量干涉仪测量运动台的位移，第一束光和第二束光在基底上聚焦干涉曝光；控制子系统根据各种测量信息生成指令，对相应器件的角度或者光束的相位进行调节，完成对第一束光和第二束光干涉曝光条纹相位漂移的锁定。本发明的扫描干涉光刻系统具有条纹图形锁定精度高、激光利用率高等优点，利用外差相位计测量曝光光束的相位，位移测量干涉仪测量运动台的运动误差，通过控制子系统进行补偿控制曝光干涉条纹，可用于制造大面积高精度密栅线渐变周期光栅。

技术领域

本发明属于光学仪器仪表设备技术领域，特别是涉及一种扫描干涉光刻系统。

背景技术

近年来，各大工程项目如大型天文望远镜、惯性约束核聚变激光点火系统、光刻系统等对光栅器件的性能需求不断提高，其指标向着纳米级精度、亚万级栅线密度的量级发展。同时，应用类型也更加多样化，包括二维光栅、弯曲变周期光栅等。

扫描干涉光刻作为一种制造微纳阵列器件的重要技术，可实现大尺寸高精度密栅线的光栅制造，其核心为通过一种多束激光干涉所产生的干涉图形在感光基底平面处曝光的图形显影技术实现，现已成为大尺寸高精度密栅线光栅制造技术中的主流。

激光干涉光刻技术的主要难点是在大面积高精度光栅制造中的精度控制，高精度激光干涉光刻系统具有很大的研发难度。世界多个著名光栅制造系统公司及研究机构针对高精度干涉光刻系统的研发展开了一系列的研究，研究主要集中于高精度干涉光刻系统。

现有技术中较为常用的一种激光干涉光刻系统，使曝光光源经分光反射光路在基底处形成干涉图形，由于振动、空气扰动的影响，基底处的干涉图形将发生漂移，从而影响曝光质量。利用从两曝光光束引出的光重合入射至CCD(Charge-coupled Device)形成干涉条纹，CCD通过监测空间干涉条纹图像的移动来获取基底处干涉图形的漂移量，并将漂移量作为反馈输入至处理器，处理器控制压电陶瓷驱动反射镜座调节干涉图形相位，从而实现干涉图形的锁定，来获取较好的曝光质量。压电陶瓷调制范围较大，但其调制速度较慢，且由于CCD分辨率与帧率的限制，难以实现高性能的光栅制造。

还有学者提出了一种基于零差锁定的扫描干涉光刻系统，曝光光源经分光反射光路在基底处形成干涉图形。为防止干涉图形漂移，系统利用基底附近的分光镜分别提取左右曝光光束形成两路干涉信号，两路干涉信号经过光电转换后得到电压信号。干涉图形受外界干扰影响发生相位漂移而引起电压信号变化，以电压信号作为反馈来控制相位调制器调节干涉图形相位来保持电压稳定，从而实现干涉图形的锁定。所用双通道零差外差相位计的测量信号为直流信号，其抗干扰能力较差不易实现高精度测量，相位求解、细分及判向也都较为困难，无法满足高精度锁定的需求。

美国专利US6,882,477B1中公开了一种扫描干涉光刻系统，该光刻系统利用两束经准直后的小尺寸光束干涉形成干涉图形曝光，曝光光束通过透镜聚焦实现曝光角度的变化，从而实现变周期的干涉光刻，该系统采用一种基于外差测量方法的图形控制系统，通过对曝光光束的相位检测反馈至处理器控制声光调制器实现图形锁定，运动台承载基底在扫描步进过程中会产生运动误差，导致光栅图形相对基底产生动态漂移；该专利另外公开了一种扫描干涉光刻技术，光束通过反射镜折返在基底聚焦实现干涉曝光，但该系统在进行变周期曝光时，光束偏移使测量信号分离，无法实现对干涉图形的高精度控制。

以上所述可见现有技术中的扫描干涉光刻均存在一定的局限性，难以实现高精度的变周期光栅制造。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种扫描干涉光刻系统，其特征在于，扫描干涉光刻系统包括：

外差光路：由激光器发出的激光经第一相位调制器分出零级衍射光和一级衍射光，其中一级衍射光依次经过第三反射镜反射、第四反射镜反射、第三万向反射镜反射和第四透镜透射后成为外差相位计的外差光束；