[发明专利]一种双模式高分辨干涉光刻装置及方法

权利要求书

1.一种双模式高分辨干涉光刻装置，其特征在于，包括：

前端光路模块，沿光路依次包括激光光源(1)、调节镜组(2)和棱镜(3)，所述激光光源(1)产生的光经所述调节镜组(2)的分束调节形成至少两束相干光，所述相干光垂直进入所述棱镜(3)、经所述棱镜(3)的斜边全反射后在所述棱镜(3)的底面汇聚；

后端膜层模块，包括浸没式光刻模块或表面等离激元光刻模块；

其中，所述浸没式光刻模块包括匹配液层(11)、衬底层(12)、光刻膜层(13)，所述相干光经所述棱镜(3)的底面出射后在所述浸没式光刻模块中形成干涉并对所述光刻膜层(13)进行曝光；

所述表面等离激元光刻模块包括超透镜膜层(21)、衬底层(22)，所述超透镜膜层(21)包括光刻胶层(211)、金属层(212)，汇聚后的所述相干光在所述棱镜(3)的底面外形成的倏逝波与所述超透镜膜层(21)产生耦合并对所述光刻胶层(211)进行曝光。

2.根据权利要求1所述的双模式高分辨干涉光刻装置，其特征在于，所述浸没式光刻模块沿光路依次包括第一匹配液层(111)、衬底层(12)、光刻膜层(13)、第二匹配液层(112)，所述第一匹配液层(111)填充于所述棱镜(3)与所述衬底层(12)之间的间隙；或

所述浸没式光刻模块沿光路依次包括第一匹配液层(111)、光刻膜层(13)、衬底层(12)，所述第一匹配液层(111)填充于所述棱镜(3)与所述光刻膜层(13)之间的间隙。

3.根据权利要求1所述的双模式高分辨干涉光刻装置，其特征在于，所述棱镜(3)、匹配液层(11)、衬底层(12)、光刻膜层(13)的折射率相近或相同，以使所述相干光在所述浸没式光刻模块中透射并形成干涉。

4.根据权利要求1所述的双模式高分辨干涉光刻装置，其特征在于，所述匹配液层(11)、衬底层(12)、光刻膜层(13)的结构和参数使用严格耦合波分析方法进行仿真和优化得到。

5.根据权利要求1所述的双模式高分辨干涉光刻装置，其特征在于，所述表面等离激元光刻模块沿光路依次包括第一金属层(2121)、光刻胶层(211)、第二金属层(2122)、衬底层(22)；所述第一金属层(2121)与所述棱镜(3)的底面接近或接触。

6.根据权利要求1所述的双模式高分辨干涉光刻装置，其特征在于，所述光刻胶层(211)、金属层(212)的结构和参数以及所述棱镜(3)与所述后端膜层模块之间的空气间隙使用严格耦合波分析方法进行仿真和优化得到。

7.根据权利要求1所述的双模式高分辨干涉光刻装置，其特征在于，所述后端膜层模块为表面等离激元光刻模块时，所述棱镜(3)上方还设置有检焦模块(4)，所述检焦模块(4)用于检测所述棱镜(3)底面与所述后端膜层模块之间的间隙大小和间隙分布。

8.根据权利要求1所述的双模式高分辨干涉光刻装置，其特征在于，所述棱镜(3)为左右轴对称的棱台；所述棱镜(3)为高折射率的材料，包括光学玻璃、石英玻璃、蓝宝石和金属卤化物晶体中的一种。

9.根据权利要求1所述的双模式高分辨干涉光刻装置，其特征在于，所述激光光源(1)的波长为157nm～436nm；所述调节镜组(2)包括光斑扩束元件、偏振调节元件、空间滤波元件、半反半透镜元件、反射镜元件中的多种。

10.一种双模式高分辨干涉光刻的方法，其特征在于，包括：

S1，利用激光光源(1)发射激光；利用调节镜组(2)将所述激光分束调节形成至少两束相干光并使其垂直进入棱镜(3)；利用棱镜(3)将所述相干光在其斜边进行全反射后在所述棱镜(3)的底面汇聚；其中，所述激光光源(1)、所述调节镜组(2)和所述棱镜(3)组成前端光路模块；

S2，利用浸没式光刻模块使所述相干光经所述棱镜(3)的底面出射后形成干涉并对光刻膜层(13)进行曝光；所述浸没式光刻模块包括匹配液层(11)、衬底层(12)和所述光刻膜层(13)；或

利用表面等离激元光刻模块使汇聚后的所述相干光在所述棱镜(3)的底面外形成的倏逝波与超透镜膜层(21)产生耦合并对光刻胶层(211)进行曝光；所述表面等离激元光刻模块包括所述超透镜膜层(21)、衬底层(22)，所述超透镜膜层(21)包括所述光刻胶层(211)、金属层(212)。