CN107643656A - 一种激光双光束干涉光刻系统 - Google Patents
一种激光双光束干涉光刻系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107643656A CN107643656A CN201711012685.1A CN201711012685A CN107643656A CN 107643656 A CN107643656 A CN 107643656A CN 201711012685 A CN201711012685 A CN 201711012685A CN 107643656 A CN107643656 A CN 107643656A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- light
- speculum
- modulation
- laser beams
- lithography system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
本发明公开一种激光双光束干涉光刻系统，结合激光场调制技术，通过一次曝光或者多次曝光实现大面积、多样化周期结构和复杂结构的快速纳米尺度的加工。该系统包括：利用数字微镜元件实现光线选通，空间光调制器或者变形镜调制一路入射光相位，控制调制光和参考光入射空间角，大大增加干涉光束入射角调节自由度和范围，为获得干涉图样的多样性提供了基础。通过本发明的双光束干涉光刻系统，可以在光刻胶上制备周期性或者复杂结构大面积快速纳米结构。
Description
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。
本发明提出了一种325nm波长激光双光束干涉光刻系统，结合光束强度和相位调制技术，两路光束在基片面实现一次或多次干涉曝光，实现大面积复杂结构纳米快速加工。下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
参见图1，为本发明实施例一所公开的激光双光束干涉光刻系统光路图。如图1所示，该系统包括He-cd激光器11、准直透镜12、数字微镜元件(DMD)13、分光光栅14、第一反射镜15、6维移动平台16、基片17、第二反射镜18和空间光调制器(SLM)19，准直透镜12将来自He-cd激光器11的激光束准直成平行光，分光光栅14作为分光元件将入射激光分成两束光，一束作为参考光，一束进入空间光调制器19作为调制光，在基片17表面产生干涉。数字微镜元件(DMD)13和空间光调制器(SLM)19，由计算机直接控制，从而对调制光束进行强度和位向调制。
调制光路中空间光调制器(SLM)19与第二反射镜18同轴安装，保证光束能到到达基片17表面，参考光路中第一反射镜15和调制光路中第二反射镜18分别安装在两条机械臂上增大入射角的调节范围。
参见图3，为本发明干涉光束入射空间角示意图，结合示意图，若基片面坐标(x,y,z),单次曝光基片面光强分布为：
其中F(u,v)为空间光调制器平面调制波形。
为了获得复杂光强分布，需要配合光束入射角、调制波形和曝光次数的精确控制，以实现加工结构的精确控制。实际光刻工艺中需要注意，光刻胶的光刻深度与曝光剂量不是一个严格的线性关系。根据典型的光刻胶的响应曲线可以看出，在曝光剂量很小和很大时，线性度最差；而在中等曝光剂量区间内，线性度良好的。实际工艺中，需要根据所采用的光刻胶的响应曲线，选择合适的曝光剂量，以获得最大程度的线性响应。
实施例2
参见图2，为本发明实施例二所公开的激光双光束干涉光刻系统光路图，包括He-cd激光器11、准直透镜12、数字微镜元件(DMD)13、半反半透镜20、第三反射镜21、6维移动平台16、第四反射镜22和变形镜23；实质上是用变形镜替换空间光调制器做位相调制器件。其他结构原理同第一实施例相同。
Claims (8)
1.一种激光双光束干涉光刻系统，其特征在于：包括He-cd激光器(11)、准直透镜(12)、数字微镜元件(DMD)(13)、分光光栅(14)、第一反射镜(15)、6维移动平台(16)、基片(17)、第二反射镜(18)和空间光调制器(SLM)(19)，通过计算机控制数字微镜元件(DMD)(13)和空间光调制器(SLM)(19)，配合机械臂控制反射镜控制干涉光束入射角；
He-cd激光器(11)的激光束通过准直透镜(12)准直后再经过扩束和滤波之后，经过数字微镜元件(DMD)(13)对入射光强度进行调制，经数字微镜元件(DMD)(13)调制反射后进入分光光栅(14)，一路作为参考光通过第一反射镜(15)入射到基片(17)上，一路作为调制光先进入空间光调制器(SLM)(19)进行相位波形调制，然后通过第二反射镜(18)入射到基片(17)上与参考光产生干涉；
第一反射镜(15)与第二反射镜(18)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)(19)固定在调制光路机械臂上，与第二反射镜(18)同轴安装，确保空间光调制器(SLM)(19)出射光能够到达第二反射镜(18)。
2.根据权利要求1所述的激光双光束干涉光刻系统，其特征在于：所述He-cd激光器(11)输出激光束为325nm波长。
3.根据权利要求1所述的激光双光束干涉光刻系统，其特征在于：通过计算机控制数字微镜元件(DMD)(13)间隔选通和空间光调制器(SLM)(19)调制波形。
4.根据权利要求1所述的激光双光束干涉光刻系统，其特征在于：第二反射镜(18)和空间光调制器(SLM)(19)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(15)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。
5.根据权利要求1所述的激光双光束干涉光刻系统，其特征在于：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。
6.一种激光双光束干涉光刻系统，其特征在于：包括He-cd激光器(11)、准直透镜(12)、数字微镜元件(DMD)(13)、半反半透镜(20)、第三反射镜(21)、6维移动平台(16)、第四反射镜(22)和变形镜(23)；
He-cd激光器(11)发出的激光束通过准直透镜(12)扩束后，经过数字微镜元件(DMD)(13)强度调制反射后，进入半反半透镜(20)，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(23)；
第三反射镜(21)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。
7.根据权利要求6所述的激光双光束干涉光刻系统，其特征在于：所述系统还包括一系列滤波光阑和一个视场光阑。
8.根据权利要求6所述的激光双光束干涉光刻系统，其特征在于：所述系统变形镜(23)由计算机直接控制。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711012685.1A CN107643656A (zh) | 2017-10-25 | 2017-10-25 | 一种激光双光束干涉光刻系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711012685.1A CN107643656A (zh) | 2017-10-25 | 2017-10-25 | 一种激光双光束干涉光刻系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107643656A true CN107643656A (zh) | 2018-01-30 |
Family
ID=61124293
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711012685.1A Pending CN107643656A (zh) | 2017-10-25 | 2017-10-25 | 一种激光双光束干涉光刻系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107643656A (zh) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108227063A (zh) * | 2018-01-31 | 2018-06-29 | 中国科学院光电技术研究所 | 一种集成偏振光栅制备系统及方法 |
| CN108983558A (zh) * | 2018-08-03 | 2018-12-11 | 西安工业大学 | 一种干涉曝光简易立式基片台 |
| CN109521651A (zh) * | 2018-11-28 | 2019-03-26 | 吉林大学 | 一种激光干涉光刻系统 |
| CN110806680A (zh) * | 2019-10-31 | 2020-02-18 | 清华大学 | 激光干涉光刻系统 |
| CN110837214A (zh) * | 2019-10-31 | 2020-02-25 | 清华大学 | 扫描干涉光刻系统 |
| CN112764327A (zh) * | 2021-02-10 | 2021-05-07 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 光栅基板表面光刻胶涂层在线扫描曝光预处理装置及方法 |
| CN112987506A (zh) * | 2021-02-24 | 2021-06-18 | 中山新诺科技股份有限公司 | 一种双光束无掩模光刻系统 |
| CN113950185A (zh) * | 2021-10-18 | 2022-01-18 | 中国科学技术大学 | 一种阿秒电子脉冲输出装置和输出方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6398608A (ja) * | 1986-10-15 | 1988-04-30 | Sony Corp | 回折格子の製造方法 |
| WO2001035168A1 (en) * | 1999-11-10 | 2001-05-17 | Massachusetts Institute Of Technology | Interference lithography utilizing phase-locked scanning beams |
| JP2004014867A (ja) * | 2002-06-07 | 2004-01-15 | Nikon Corp | 干渉露光装置 |
| CN1690857A (zh) * | 2004-04-26 | 2005-11-02 | 中国科学院光电技术研究所 | 采用全息光学元件的激光干涉光刻方法及其光刻系统 |
| CN201993577U (zh) * | 2011-03-14 | 2011-09-28 | 张雯 | 高速数字扫描直写光刻装置 |
| CN106773545A (zh) * | 2017-01-03 | 2017-05-31 | 吉林大学 | 利用变角度曝光制备复合周期的多级结构的方法及应用 |
-
2017
- 2017-10-25 CN CN201711012685.1A patent/CN107643656A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6398608A (ja) * | 1986-10-15 | 1988-04-30 | Sony Corp | 回折格子の製造方法 |
| WO2001035168A1 (en) * | 1999-11-10 | 2001-05-17 | Massachusetts Institute Of Technology | Interference lithography utilizing phase-locked scanning beams |
| JP2004014867A (ja) * | 2002-06-07 | 2004-01-15 | Nikon Corp | 干渉露光装置 |
| CN1690857A (zh) * | 2004-04-26 | 2005-11-02 | 中国科学院光电技术研究所 | 采用全息光学元件的激光干涉光刻方法及其光刻系统 |
| CN201993577U (zh) * | 2011-03-14 | 2011-09-28 | 张雯 | 高速数字扫描直写光刻装置 |
| CN106773545A (zh) * | 2017-01-03 | 2017-05-31 | 吉林大学 | 利用变角度曝光制备复合周期的多级结构的方法及应用 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 姜兆华等: "基于DMD的数码全息光刻系统", 《应用激光》 * |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108227063A (zh) * | 2018-01-31 | 2018-06-29 | 中国科学院光电技术研究所 | 一种集成偏振光栅制备系统及方法 |
| CN108983558A (zh) * | 2018-08-03 | 2018-12-11 | 西安工业大学 | 一种干涉曝光简易立式基片台 |
| CN109521651A (zh) * | 2018-11-28 | 2019-03-26 | 吉林大学 | 一种激光干涉光刻系统 |
| CN110806680A (zh) * | 2019-10-31 | 2020-02-18 | 清华大学 | 激光干涉光刻系统 |
| CN110837214A (zh) * | 2019-10-31 | 2020-02-25 | 清华大学 | 扫描干涉光刻系统 |
| WO2021083046A1 (zh) * | 2019-10-31 | 2021-05-06 | 清华大学 | 激光干涉光刻系统 |
| CN112764327A (zh) * | 2021-02-10 | 2021-05-07 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 光栅基板表面光刻胶涂层在线扫描曝光预处理装置及方法 |
| CN112764327B (zh) * | 2021-02-10 | 2021-09-07 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 光栅基板表面光刻胶涂层在线扫描曝光预处理装置及方法 |
| CN112987506A (zh) * | 2021-02-24 | 2021-06-18 | 中山新诺科技股份有限公司 | 一种双光束无掩模光刻系统 |
| CN112987506B (zh) * | 2021-02-24 | 2022-04-12 | 中山新诺科技股份有限公司 | 一种双光束无掩模光刻系统 |
| CN113950185A (zh) * | 2021-10-18 | 2022-01-18 | 中国科学技术大学 | 一种阿秒电子脉冲输出装置和输出方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107643656A (zh) | 一种激光双光束干涉光刻系统 | |
| TWI497231B (zh) | 以超越繞射極限光子直接寫入之裝置及方法 | |
| US10691026B2 (en) | Illumination optical system, exposure apparatus, device production method, and light polarization unit | |
| CN103403621B (zh) | 用于在大面积上产生纳米结构的系统和方法 | |
| CN106707692B (zh) | 一种跨尺度结构协同工作的无掩模光刻系统 | |
| US10564550B2 (en) | Illumination optical assembly, exposure device, and device manufacturing method | |
| CN2432001Y (zh) | 一种激光干涉光刻系统 | |
| US7160673B2 (en) | System and method for holographic fabrication and replication of diffractive optical elements for maskless lithography | |
| KR20100099157A (ko) | 공간 광 변조 유닛, 조명 광학 장치, 노광 장치, 및 디바이스 제조 방법 | |
| CN112596349B (zh) | 一种基于多点阵产生和独立控制的双光子并行直写装置及方法 | |
| CN102967999A (zh) | 一种基于空间光调制器的干涉光刻系统和方法 | |
| CN100399194C (zh) | 基于微光学阵列多点曝光的极坐标直接写入方法及装置 | |
| CN108227063B (zh) | 一种集成偏振光栅制备系统及方法 | |
| CN109283805A (zh) | 基于达曼光栅的激光直写装置 | |
| CN2449258Y (zh) | 一种干涉光刻多光束形成系统 | |
| CN109343162A (zh) | 基于超透镜的激光直写装置及其激光直写方法 | |
| CN108983560A (zh) | 一种可控周期和方向的干涉光刻系统 | |
| CN117348352A (zh) | 一种基于周期堆迭的矩形超透镜与相移dmd的无掩膜光刻光学系统 | |
| JPH0611609A (ja) | 露光装置 | |
| CN103869632A (zh) | 一种用于高数值孔径投影光刻系统的照明模式产生装置 | |
| CN206331228U (zh) | 一种基于样品旋转和激光双光束干涉的微纳结构刻写装置 | |
| CN113515016B (zh) | 一种基于dmd数字掩膜的双光束激光直写方法与装置 | |
| JP2015005676A (ja) | 照明光学系、照明光学装置、露光装置、およびデバイス製造方法 | |
| JP2014146660A (ja) | 照明光学装置、露光装置、およびデバイス製造方法 | |
| CN105446089B (zh) | 数字微镜设备与多面棱镜结合的多光束干涉光刻方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20180130 |