专利名称：一种激光干涉光刻系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及微纳结构制造领域，特别是涉及一种激光干涉光刻系统。
背景技术：
表面周期性微纳结构，作为一种前沿技术，已经在众多领域表现出了诱人的应用前景，如减反、陷光、防水自清洁、光子晶体等。制作这种表面周期性微纳结构的方法通常有电子束刻蚀、纳米压印光刻，但这两种方法往往成本高，设备昂贵，不能大面积制备或者制备出来的表面结构不够精细；而激光干涉光刻则能够以较低的成本大面积制备表面周期性微纳结构。激光干涉光刻的基本原理是利用两束或两束以上的相干激光叠加照射在样品表面，产生干涉图样。现有技术中，有一种入射方向和角度可控的激光干涉光刻系统。参见图1，为现有技术中的激光干涉光刻系统结构图。图1所示系统的工作原理主要是入射光线1 (激光) 经半透半反分光镜组后，被分成强度相等的四束光，再经图2中的光路，最终在样品表面形成干涉。但是，现有技术中的激光干涉光刻系统存在如下缺点一个是该系统分光镜远离主光轴，光路系统比较复杂；另一个是该系统为了避免对入射光的遮挡，与驱动装置相连的转轮2被设计成扇形，导致干涉光束角度的调节范围较小，限制了干涉图样的多样性。
发明内容
本发明的目的是提供一种激光干涉光刻系统，能够增加干涉光束角度的调节范围，实现更加多样的干涉图样。为实现上述目的，本发明提供了如下方案一种激光干涉光刻系统，包括至少两个镜组；所述镜组包括分光镜、第一全反镜和第二全反镜；所述镜组的分光镜均位于入射光的主光轴上；不同镜组位于所述主光轴的不同位置；入射光经过所述镜组的分光镜后，产生反射光和透射光；所述反射光经过本镜组的第一全反镜和第二全反镜的反射后，照射在待光刻样品的干涉点；所述透射光成为与本镜组相邻的镜组的入射光。优选的，所述镜组还包括光束压缩单元，用于对所述镜组的分光镜反射的光束进行压缩。优选的，所述光束压缩单元包括凸柱透镜和凹柱透镜，所述凸柱透镜和凹柱透镜共焦。优选的除去一个所述镜组为固定镜组，其余所述镜组各自固定在同一个可旋转的机械臂上；
或者，除去一个所述镜组为固定镜组，其余所述镜组各自固定在同一个可旋转的联动的机械装置上，以确保同一个所述镜组内的元件绕入射光主光轴转动的角度相同。一种激光干涉光刻系统，包括一型镜组和一个二型镜组；所述一型镜组包括一个分光镜和两个全反镜；所述二型镜组包括三个全反镜；所述一型镜组的分光镜和所述二型镜组的一个全反镜，均位于入射光的主光轴上；入射光经过所述一型镜组的分光镜后，产生反射光和透射光；所述反射光经过本镜组的第一全反镜和第二全反镜的反射后，照射在待光刻样品的干涉点；所述透射光成为与本镜组相邻的镜组的入射光；入射光经过所述二型镜组的第一全反镜、第二全反镜和第三全反镜的反射后，照射在所述待光刻样品的干涉点。优选的，所述一型镜组和二型镜组还包括光束压缩系统，用于对所述一型镜组和二型镜组的分光镜反射的光束进行压缩。优选的，所述光束压缩系统包括凸柱透镜和凹柱透镜，所述凸柱透镜和凹柱透镜共焦。优选的除去一个所述一型镜组为固定镜组，其余所述一型镜组和所述二型镜组分别各自固定在同一个可旋转的机械臂上；或者，除去一个所述一型镜组为固定镜组，其余所述一型镜组和所述二型镜组分别各自固定在同一个可旋转的联动的机械装置上，以确保同一个所述镜组内的元件绕入射光主光轴转动的角度相同。优选的所述一型镜组分别固定在同一个可旋转的机械臂上；或者，所述一型镜组分别固定在同一个可旋转的联动的机械装置上，以确保同一个所述镜组内的元件绕入射光主光轴转动的角度相同。根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果通过将分光镜放在主光轴上，简化了类似系统的光路，减少了光路损耗，增加了光路的可靠性；由于入射光线在系统的光路中，不存在任何元件的阻挡，因此，干涉光线的入射角度可以围绕入射光线的主光轴，进行任意角度的调节，大大增加了干涉光束角度的调节范围，能够满足干涉图样的多样性。
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，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有技术中的激光干涉光刻系统结构图；图2为现有技术中的激光干涉光刻系统光路图；图3为本发明实施例一所公开的激光干涉光刻系统结构图；图4为本发明实施例二所公开的激光干涉光刻系统结构图；图5为未经压缩的光斑示意图6为两个未经压缩的光斑干涉区域示意图；图7为本实施例所公开的光束压缩单元结构图；图8为经过压缩后的光斑示意图；图9为两个经过压缩后的光斑干涉区域示意图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，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。实施例一参见图3，为本发明实施例一所公开的激光干涉光刻系统结构图。如图1所示，该系统包括四个镜组。第一镜组包括分光镜1011、第一全反镜1012和第二全反镜1013 ； 第二镜组包括分光镜1021、第一全反镜1022和第二全反镜1023 ；第三镜组包括分光镜 1031、第一全反镜1032和第二全反镜1033 ；第四镜组包括分光镜1041、第一全反镜1042 和第二全反镜1043。每个镜组的分光镜均位于入射光的主光轴上。第一镜组至第四镜组按照距离样品由远到近的顺序依次设置在主光轴上，即不同镜组位于主光轴的不同位置。下面以第一镜组为例，对本发明所公开的激光干涉光刻系统的光路做简要说明。 入射光线从图3的左侧，水平射入分光镜1011。经分光镜1011分光后，一部分光线从分光镜 1011透射出去，成为第二镜组的分光镜1021的入射光线；另一部分光线在分光镜1011表面发生反射，照射到第一全反镜1012，再经第一全反镜1012反射，照射到第二全反镜1013 表面，最后经第二全反镜1013反射，照射在样品表面的干涉点。入射光线在第二镜组、第三镜组、第四镜组的光路与第一镜组相类似。S卩，每个镜组的光线经过本镜组的分光镜后，一部分光线经过本镜组的全反镜，最终会照射在样品表面的干涉点，另一部分光线穿过分光镜，成为相邻的下一个镜组的入射光线。本实施例中，四个镜组的反射光线，加上最后经过分光镜1041透射出来的光线， 总共有五条光线照射在样品表面的干涉点，对样品进行干涉光刻。需要说明的是，本实施例中，镜组的个数至少是两个(因为至少有两条光线才能发生干涉)，也可以是两个以上，例如3个，4个，5个等等。实际应用中，镜组的个数，是可以根据光刻的具体图案，灵活选择的。 故此处不应理解为对本发明的限定。本实施例中，创造性地将分光镜放在主光轴上，大大地简化了类似系统的光路，减少了光路损耗，增加了光路的可靠性。本实施例中，由于入射光线在系统的光路中，不存在任何元件的阻挡，因此，干涉光线的入射面可以围绕入射光线的主光轴，进行任意角度的调节，大大增加了干涉光束入射面角度的调节范围，能够满足干涉图样的多样性。实际应用中，激光光束是截面形状为圆形的光束。参见图5，为未经压缩的光斑示意图。如图5所示，当横截面为圆形的光束以一定的角度斜入射到样品表面时，其在样品表面的光斑为椭圆形。当不同的光束相互叠加干涉时，椭圆长轴的方向并不相同，即椭圆不能完全重合， 因而造成能量损失。参见图6，为两个未经压缩的光斑干涉区域示意图。如图6所示，两个椭圆形光斑的重叠区域(即产生干涉的区域)很小，非重叠部分不产生相干图样，为能量损失部分。为减少这种能量损失，需要在光束照射到样品表面前对光束进行压缩。因此，本实施例中，每个镜组还可以包括光束压缩单元。如图1所示，第一镜组包括光束压缩单元 1014，第二镜组包括光束压缩单元1024，第三镜组包括光束压缩单元1034，第四镜组包括光束压缩单元1034，第四镜组包括光束压缩单元1044。参见图7，为本实施例所公开的光束压缩单元结构图。如图7所示，该光束压缩单元包括凸柱透镜701和凹柱透镜702，所述凸柱透镜701和凹柱透镜702共焦。
入射光线1经过该光束压缩单元后，会被压缩。参见图8，为经过压缩后的光斑示意图。与图5相比，可以看出，原先椭圆形的光斑，明显趋近于圆形。参见图9，为两个经过压缩后的光斑干涉区域示意图。与图6相比，可以看出，两个光斑的干涉区域明显增大，提高了对入射光线的利用率。更具体的，实际应用中，光束压缩单元对光线的压缩方向与光束在样品表面的拉伸方向相同，压缩比与拉伸比相同或相近。压缩系统采用凹凸柱透镜的组合。凸柱透镜和凹柱透镜共焦，则平行光入射时，压缩后仍为平行光。凸柱透镜固定，改变压缩比时，只需更换不同的凹柱透镜。压缩系统也可以采用三个或三个以上的凹凸柱透镜组合，通过改变各透镜间的距离来改变压缩比。实际应用中，为了能够方便调节本系统中入射光线的干涉角度，可以将镜组固定在机械手臂上。具体的，为避免联动装置导致的机械上的复杂，可将除第一镜组外的其它镜组分别可旋转的固定在同一个机械手臂上。固定在机械手臂上的镜组可以单独绕主光轴旋转任意角度。实施例二参见图4，为本发明实施例二所公开的激光干涉光刻系统结构图。如图4所示，该系统包括分光镜2011、全反镜2012和全反镜2013构成的第一一型镜组；分光镜2021、全反镜2022和全反镜2023构成的第二一型镜组；分光镜2031、全反镜2032和全反镜2033构成的第三一型镜组；全反镜2041、2042、2043构成的二型镜组。其中，第一一型镜组的分光镜2011、第二一型镜组的分光镜2021、第三一型镜组的分光镜2031和二型镜组的全反镜2041，均位于入射光的主光轴上。下面以第一一型镜组为例，对本发明所公开的激光干涉光刻系统的光路做简要说明。入射光线从图4的左侧，水平射入分光镜2011。经分光镜2011分光后，一部分光线从分光镜2011透射出去，成为第二一型镜组的分光镜2021的入射光线；另一部分光线在分光镜2011表面发生反射，照射到第一镜组的第一全反镜2012，再经第一全反镜2012反射，照射到第一镜组的第二全反镜2013表面，最后经第二全反镜2013反射，照射在样品表面的干涉点。入射光线在第二一型镜组、第三一型镜组的光路与第一一型镜组相类似。即，每个镜组的光线经过本镜组的分光镜后，一部分光线经过本镜组的全反镜，最终会照射在样品表面的干涉点，另一部分光线穿过分光镜，成为相邻的下一个镜组的入射光线。二型镜组的光路与一型镜组的区别是一型镜组中的分光镜，在二型镜组中被全反镜2041所取代。这主要是取决于需要进行干涉光刻的图样。本实施例中的激光干涉光刻系统，适用于需要二维OD)多光束干涉的图样。需要二维OD)多光束干涉的图样，要求主光轴方向没有干涉光束。本实施例中，由于最后的二型镜组中，设置在主光轴上的是全反镜，所以能够阻挡主光轴方向的入射光。与实施例一相同，为了减少干涉光的能量损失，本实施例中，每个镜组还可以包括光束压缩单元。如图4所示，第一一型镜组包括光束压缩单元2014，第二一型镜组包括光束压缩单元20 ，第三一型镜组包括光束压缩单元2034，二型镜组包括光束压缩单元 2044。每个光束压缩单元包括凸柱透镜和凹柱透镜，所述凸柱透镜和凹柱透镜共焦。实际应用中，为了能够方便调节本系统中入射光线的干涉角度，可以将镜组固定在机械手臂上。具体的，除去一个所述一型镜组，可以将其余的一型镜组和二型镜组分别可旋转的固定在同一个机械臂上，也可以将一型镜组分别可旋转的固定在同一个机械臂上， 令二型镜组固定。固定在机械手臂上的镜组可以单独绕主光轴旋转任意角度。此外，当第一全反镜2012与第二全反镜2013的距离较远时，也可以将第一一型镜组的元件分别固定在同一个可旋转的联动的机械装置上。例如，可以将分光镜2011、第一全反镜2012固定在第一转环，将第二全反镜2013固定在第二转环，第一转环与第二转环联动，即可保证同一镜组内的元件绕入射光主光轴转动的角度相同。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的原理及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
权利要求
1.一种激光干涉光刻系统，其特征在于，包括至少两个镜组；所述镜组包括分光镜、 第一全反镜和第二全反镜；所述镜组的分光镜均位于入射光的主光轴上；不同镜组位于所述主光轴的不同位置；入射光经过所述镜组的分光镜后，产生反射光和透射光；所述反射光经过本镜组的第一全反镜和第二全反镜的反射后，照射在待光刻样品的干涉点；所述透射光成为与本镜组相邻的镜组的入射光。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述镜组还包括光束压缩单元，用于对所述镜组的分光镜反射的光束进行压缩。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述光束压缩单元包括凸柱透镜和凹柱透镜，所述凸柱透镜和凹柱透镜共焦。
4.根据权利要求1-3任一项所述的系统，其特征在于除去一个所述镜组为固定镜组， 其余所述镜组各自固定在同一个可旋转的机械臂上；或者，除去一个所述镜组为固定镜组，其余所述镜组各自固定在同一个可旋转的联动的机械装置上，以确保同一个所述镜组内的元件绕入射光主光轴转动的角度相同。
5.一种激光干涉光刻系统，其特征在于，包括一型镜组和一个二型镜组；所述一型镜组包括一个分光镜和两个全反镜；所述二型镜组包括三个全反镜；所述一型镜组的分光镜和所述二型镜组的一个全反镜，均位于入射光的主光轴上；入射光经过所述一型镜组的分光镜后，产生反射光和透射光；所述反射光经过本镜组的第一全反镜和第二全反镜的反射后，照射在待光刻样品的干涉点；所述透射光成为与本镜组相邻的镜组的入射光；入射光经过所述二型镜组的第一全反镜、第二全反镜和第三全反镜的反射后，照射在所述待光刻样品的干涉点。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述一型镜组和二型镜组还包括光束压缩系统，用于对所述一型镜组和二型镜组的分光镜反射的光束进行压缩。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述光束压缩系统包括凸柱透镜和凹柱透镜，所述凸柱透镜和凹柱透镜共焦。
8.根据权利要求5-7任一项所述的系统，其特征在于除去一个所述一型镜组为固定镜组，其余所述一型镜组和所述二型镜组分别各自固定在同一个可旋转的机械臂上；或者，除去一个所述一型镜组为固定镜组，其余所述一型镜组和所述二型镜组分别各自固定在同一个可旋转的联动的机械装置上，以确保同一个所述镜组内的元件绕入射光主光轴转动的角度相同。
9.根据权利要求5-7任一项所述的系统，其特征在于所述一型镜组分别固定在同一个可旋转的机械臂上；或者，所述一型镜组分别固定在同一个可旋转的联动的机械装置上，以确保同一个所述镜组内的元件绕入射光主光轴转动的角度相同。
全文摘要
本发明公开一种激光干涉光刻系统，包括至少两个镜组；所述镜组包括分光镜、第一全反镜和第二全反镜；所述镜组的分光镜均位于入射光的主光轴上；不同镜组位于所述主光轴的不同位置；入射光经过所述镜组的分光镜后，产生反射光和透射光；所述反射光经过本镜组的第一全反镜和第二全反镜的反射后，照射在待光刻样品的干涉点；所述透射光成为与本镜组相邻的镜组的入射光。采用本发明所公开的激光干涉光刻系统，干涉光线的入射面可以围绕入射光线的主光轴，进行任意角度的调节，大大增加了干涉光束入射面之间角度的调节范围，能够满足干涉图样的多样性。
文档编号G02B7/00GK102236267SQ20111017887
公开日2011年11月9日 申请日期2011年6月29日 优先权日2011年6月29日
发明者刘维萍, 周云, 张伟, 彭长四, 董晓轩, 顾小勇 申请人:苏州大学