[发明专利]一种激光干涉光刻系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光干涉光刻系统，特别涉及一种用于大面积光栅制造的激光干涉光刻系统。

背景技术

激光干涉光刻技术是一种利用两束或者多束激光干涉产生的周期性图形曝光感光基底制造微纳阵列器件的重要技术，主要应用于特征尺寸低于亚波长的孔阵、点阵、柱阵、光栅、微透镜阵列等器件的制造，这些微阵列器件在国防、民生、科研等领域具有广泛应用。

近年来，随着大型天文望远镜、惯性约束核聚变激光点火系统、光刻系统等重大工程系统中的关键光栅器件对尺寸、栅线密度、精度要求的不断提高，光栅制造正在向米级尺寸、纳米级精度、亚万级栅线密度的量级迈进，大面积高精度密栅线光栅的制造成为了光栅制造领域的亟需解决的热点问题。传统光栅制造技术主要包括机械刻划、激光直写、机械拼接等，机械刻划存在大面积制造精度低、加工周期长、制造的光栅存在鬼线等缺点，激光直写也存在大面积制造精度低、加工周期长等缺点，机械拼接则存在拼接精度差、拼接过程复杂、成本昂贵等缺点，因此传统制造技术难以实现上述量级光栅的制造。激光干涉光刻技术或全息光刻技术则在上述量级光栅制造方面具有大面积制造栅线密精度高、加工周期短等优势，因此激光干涉光刻技术逐步成为大面积高精度光栅制造技术的主流技术。适用于大面积高精度光栅制造的干涉光刻技术的难点在于干涉光刻系统的研发，而高精度干涉光刻系统具有很大的研发难度。针对高精度干涉光刻系统的研发，世界上著名的光栅制造系统公司及研究机构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，研究成果在诸多专利中均有揭露。

麻省理工学院美国专利US5,142,385公开了一种激光干涉光刻系统，该光刻系统利用两束空间滤波器出射的大尺寸光束形成大面积干涉图形曝光基底实现大面积光栅制作，该系统中干涉图形具有较大的图形非线性误差；同时，为防止系统干涉图形相位漂移引起误差，该光刻系统列举了一种图形相位锁定装置用于光栅图形锁定，该装置通过采样干涉光束至两个光电探测器及处理电路实现图形相位检测，检测的相位反馈至控制器控制相位调制器调制相位实现图形锁定；然而该装置中的相位测量易受干扰、精度低，加之电光相位调制器的相位调制速度慢、调节精度低、调制范围窄，该装置难以满足高精度条纹锁定要求。

麻省理工学院在另一美国专利US6,882,477B1中公开了一种扫描激光干涉光刻系统，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作步进扫描运动的基底实现大面积光栅制作，经准直后的小尺寸光束干涉有效的消除了干涉图形的相位非线性误差；同时，为防止系统干涉图形相对于运动的基底平台发生相位漂移引起误差，该光刻系统列举了一种基于外差测量原理的图形锁定装置，该装置通过在干涉光路中布置三个声光调制器产生外差相位测量的频差，利用光束采样器采样干涉光束至外差相位计进行图形相位检测，检测的相位反馈至控制器控制声光调制器调制相位实现图形锁定；该装置具有高速、高精等图形相位锁定优点特点，但图形锁定装置使扫描干涉光刻系统过于复杂，大大增加了系统的装调难度，同时声光调制器通过移频进行相位调制易引起光刻系统干涉角度的变化且影响干涉光束的相干性而影响光刻系统性能。

中国科学院光电技术研究所在公开号CN1731283A、CN1690857A、CN1752847A等中国专利中公开了多种激光干涉光刻系统，但干涉光刻系统中均不存在干涉图形相位锁定装置，这使得公开的干涉光刻系统难以实现高精度光栅的制作。中国科学院长春光学精密机械与物理研究所在公开号CN1544994A、CN101718884A、CN101793988A等中国专利中公开了仅公开了全息光刻系统的光路调整及栅线密度调整方法，未发现对干涉系统及图形锁定相关论述。苏州苏大维格光电科技股份有限公司在公开号CN101846890中国专利中公开了一种并行式干涉光刻系统，光刻系统利用光栅分光和透镜合光，但干涉光刻系统中也不存在干涉图形相位锁定装置，因此该激光干涉光刻系统也难以实现大面积高精度光栅的制作。

考虑到上述技术方案的局限，寻求一种激光干涉光刻系统，该光刻系统具有一种基于零差相位测量的图形相位锁定装置，该装置可极大的抑制零差相位测量扰动，实现高速、高精相位测量及光束相位调制，同时采用该装置的干涉光刻系统结构形式简洁且相位调制不影响光刻系统性能，最终实现干涉光刻系统整体性能的提升。

发明内容

本发明的目的是提供一种激光干涉光刻系统，该干涉光刻系统能够实现很高的干涉图形锁定精度，结构形式简洁、易于装调。

本发明的技术方案如下：