CN2351773Y - 一种全息光刻系统 - Google Patents
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Abstract
一种全息光刻系统,属于应用激光全息技术对微细图形光刻系统的改进。其特征是激光器发出的光经扩束准直后,全息记录时光束经分束器后的两个光路产生的参考光束和物光束在涂胶基片的光刻胶面处产生干涉条纹,从而制得全息掩模;全息再现时,光束经光路从共轭方向入射,通过直角棱镜经全息掩模衍射产生的光信号到达涂胶基片的胶面,从而完成全部全息光刻曝光。具有易实现大视场高分辨率光刻曝光等优点。
Description
本实用新型是一种全息光刻系统，涉及激光全息技术和微细图形光刻技术领域，属于应用激光全息技术对微细图形光刻系统的进一步改进。
传统的微细图形光刻系统有接触/接近式曝光和投影式曝光光刻系统。接触式因接触压紧方式易使掩模或基片光刻胶损坏，只适宜于几微米以上的光刻曝光；接近式虽然可以避免接触损坏，但由于光的衍射，一般只适宜于用在2-3微米以上的光刻曝光；而投影式曝光不但可以通过提高投影曝光系统数值孔径和缩短曝光波长来提高分辨率，而且由于掩模不接触，不至于使掩模或基片上的光刻胶损伤，但随着分辨率的提高，要求更大的数值孔径，使系统设计、制作困难，成本昂贵，而且随着曝光波长的缩短，使系统焦深变短，透镜光学材料选择困难，加之短波长光源的可得性、可靠性都难解决。
本实用新型的目的在于避免上述现有技术的不足而提供一种可实现大视场、无畸变、高分辨率、可靠性高的直角棱镜式波前共轭全息光刻系统。
本实用新型的目的可以通过以下措施来达到：全息记录时，激光器发出的光经扩束准直后，由分束器分成两束光，其中一束光经减光板和可转动的全反射镜，到达并通过直角棱镜，照射到涂胶基片上，作为全息记录的参考光束；另一束光经减光板和光程调节器从下向上入射到光掩模(物体)上，经光掩模图形衍射，产生的近场衍射光照射到涂胶基片的胶面上，作为全息记录的物光束。参考光束与物光束在涂胶基片的光刻胶面处产生干涉，形成的干涉条纹对胶曝光，经常规显影处理得到全息掩模。全息再现时，把全息掩模放回记录时涂胶基片所处的位置；去掉光掩模(物体)，而代之以新的涂胶基片；用全反射镜代替半反半透镜。激光器发出的光经扩束准直后，经全反射镜、减光板、可转动全反射镜和固定全反射镜，从全息记录时参考光束的共轭方向入射到达并通过直角棱镜照射到全息掩模上，经全息掩模衍射产生的光信号照射到涂胶基片的胶面上，对胶曝光，从而完成全部的全息光刻曝光。
本实用新型还采取了以下措施：全息记录时涂胶基片的下表面涂有光刻胶，其上表面涂有折射率匹配液，并与直角棱镜的斜面紧密接触；全息再现时，涂胶基片的上表面涂有光刻胶，全息掩模的上表面涂有折射率匹配液，并通过折射率匹配液与直角棱镜的斜面紧密接触。
附图说明：
图1为本实用新型全息记录时的光学结构图
图2为本实用新型全息再现时的光学结构图
下面将结合附图对本实用新型作进一步详述：
如图1所示：全息记录时，光掩模(8)(物体)的照射光是来自激光器(1)，经扩束准直器(2)、半反半透镜(3)、减光板(11)以及光程调节装置(9)的平行光束，该光束从下向上照射到光掩模(8)上，从而产生衍射，其近场衍射光投射到涂胶基片(7)的胶面上，作为全息记录的物光束，它包含了光掩模(8)的全部信息。从半反半透镜(3)分出的另一束平行光经减光板(10)和可转动全反射镜(4)入射到直角棱镜(6)的一侧直角面上，该光束通过棱镜(6)和折射率匹配液层和涂胶基片(7)入射到涂胶基片(7)的胶面上，作为全息记录时所需的参考光束。上述参考光束与物光束在涂胶基片(7)的胶面处产生干涉，形成带有光掩模(8)(物体)的振幅信息和位相信息的干涉条纹，该干涉条纹分布对涂感光胶的基片胶面曝光，然后经常规显影等化学处理得到全息图，即为全息掩模(13)。
如图2所示：全息再现时，激光器(1)发出的光经扩束准直器(2)和全反射镜(12)后，经减光板(10)和可转动全反射镜(4)以及固定全反射镜(5)入射到直角棱镜(6)的另一侧直角面，从全息记录时参考光束的共轭方向垂直入射并通过直角棱镜(6)、折射率匹配液层和全息掩模(13)，该光束作为全息再现时的照明光束。此时，调节全息掩模(13)与涂胶基片(14)的胶面之间的间隙宽度，使之与全息记录时光掩模(8)与涂胶基片(7)的胶面间的间隙宽度相同(约50-100微米)。照明光束经全息掩模(13)衍射，把存储在全息掩模(13)中的物体信息再现出来，并沿记录时的物体信息光路返回到涂胶基片(14)上，对胶曝光，则在涂胶基片(14)上记录下与原物体完全相同的图形信息，于是通过全息掩模(13)把光掩模(8)所携带的图形信息完整地、无畸变地转移到了涂胶基片(14)上，产生微细图形，如电路芯片图形等。
本实用新型相对已有的技术，它具有如下优点：
1．利用激光全息技术，将传统光掩模所携带的信息转移到全息掩模上。采用波前共轭再现，用全息掩模代替传统光掩模对涂胶基片曝光，把存储于全息掩模中的信息完整地转移到涂胶基片上，相对于光掩模图形，再现像无畸变，保真度好。
2．该系统与接触/接近式曝光以及投影式曝光光刻系统相比较，具有易实现大视场、高分辨率光刻曝光和视场内处处可达到极限分辨率等优点。
3．光路中设置的光程调节装置，能方便调节，使记录时物光与参考光的光程接近相等，从而提高了全息掩模图形的光强对比度和再现衍射效率。
4．光路中采用记录时用分束器来提供物体照明光束和参考光束；再现时用全反射镜，可增强再现照明光束和提高曝光效率。
5．光路中设置了一个可转动全反射镜，使记录和再现时光束从互为共轭的方向分别入射到直角棱镜的两个直角面上，再现照明光束为记录全息掩模时参考光束的共轭光束，可以消除像差，得到无畸变的再现像，而且使再现时不需使全息图机械转动180°，便于精密复位。
6．在直角棱镜斜面与基片之间，涂有折射率匹配液薄层，该匹配液的折射率介于直角棱镜和其下的涂胶基片材料的折射率之间，使光在棱镜斜面与基片表面处不产生光的反射干扰，并增强参考光束或再现照明光束的强度。
7．由于全息照相本身的特性，全息掩模上的尘埃粒子不会影响再现像的像质。
Claims (5)
1．一种全息光刻系统，包括有激光器、光掩模以及涂有光刻胶的基片，其特征在于：由激光器(1)、扩束准直器(2)、分束器(3)以及减光板(10)、可转动的全反射镜(4)、直角棱镜(6)、涂胶基片(7)(14)以及减光板(11)、光程调节装置(9)和光掩模(8)组成；
a．激光器(1)发出的光经扩束准直器(2)后，经分束器(3)分成两束光：一束光经减光板(10)和可转动的全反射镜(4)到达并通过直角棱镜(6)照射到涂胶基片(7)上，为全息记录的参考光束；另一束光由减光板(11)和光程调节装置(9)从下向上照明光掩模(8)，经光掩模(8)产生衍射，照射到涂胶基片(7)的胶面上，为全息记录的物光束；参考光束与物光束在涂胶基片(7)的光刻胶胶面处产生干涉，得到全息掩模(13)；
b．激光器(1)发出的光经扩束准直器(2)后，经全反射镜(12)、减光板(10)、可转动全反射镜(4)和固定全反射镜(5)从共轭方向入射到达并通过直角棱镜(6)照射到全息掩模(13)上，经全息掩模(13)衍射产生的光信号到达涂胶基片(14)的胶面。
2．如权利要求1所述的一种全息光刻系统，其特征还在于全息记录时涂胶基片(7)的下表面涂有光刻胶，其上表面涂有折射率匹配液，并通过折射率匹配液与直角棱镜(6)的斜面紧密接触。
3．如权利要求1所述的一种全息光刻系统，其特征还在于全息再现时，涂胶基片(14)的上表面涂有光刻胶。
4．如权利要求1所述的一种全息光刻系统，其特征还在于全息再现时全息掩模(13)的上表面涂有折射率匹配液，并通过折射率匹配液与直角棱镜(6)的斜面紧密接触。
5．如权利要求1或2或4所述的一种全息光刻系统，其特征在于折射率匹配液的折射率介于直角棱镜(6)和涂胶基片(7)、(14)材料的折射率之间。
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