專(zhuān)利名稱(chēng)：：一種在激光干涉光刻中實(shí)現(xiàn)相移的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種采用移相定位系統(tǒng)在激光干涉納米光刻中移相的方法，具體涉及一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的由電壓源、位移驅(qū)動(dòng)器和反射鏡組成的移相定位系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：激光干涉納米光刻系統(tǒng)的原理是利用兩束或多束激光干涉產(chǎn)生的周期或準(zhǔn)周期干涉圖形的能量分布和光刻材料相互作用來(lái)制造表面微納米結(jié)構(gòu)。它是一種不需要掩模的制造周期或準(zhǔn)周期圖形的光刻技術(shù)。干涉圖形可以是由兩光束干涉產(chǎn)生的條紋圖或者是由多光束干涉產(chǎn)生的點(diǎn)陣圖。該技術(shù)不需要昂貴的光學(xué)投影系統(tǒng)，其單次曝光面積僅限于系統(tǒng)的通光孔徑和激光器的相干長(zhǎng)度，因此它提供了一種在大面積(直徑通?？蛇_(dá)幾百毫米)范圍內(nèi)產(chǎn)生光刻圖形的技術(shù)，在空氣中周期最小可接近二分之一波長(zhǎng)。激光干涉光刻技術(shù)用兩束或多束相干激光束的干涉圖形對(duì)光刻材料曝光，以產(chǎn)生微細(xì)圖形?？刹捎靡淮纹毓夂投啻纹毓猱a(chǎn)生光柵、孔陣、點(diǎn)陣、柱陣等周期圖形，圖形周期可通過(guò)改變相干光束夾角或多次曝光實(shí)現(xiàn)插補(bǔ)。在激光干涉納米光刻技術(shù)應(yīng)用中，經(jīng)常需要大面積或高密度納米表面結(jié)構(gòu)。因此，為了保證光刻圖形的精確性需要對(duì)相移進(jìn)行精確的控制。目前在干涉測(cè)量和檢測(cè)方面，有如邁克爾遜(Michelson)干涉儀和馬赫-詹德?tīng)?Mach-Zehnder)干涉儀。邁克爾遜干涉儀可以用來(lái)測(cè)量位移，也可以用來(lái)測(cè)量某種介質(zhì)的折射率。現(xiàn)有的移相方法通常在垂直往返的光路中用PZT引入位移，也可用PZT拉伸光纖或用LCD引入位移改變光程。PZT拉伸光纖改變光程是用管狀的PZT，在PZT上纏繞光纖，通過(guò)給PZT施加不同的電壓，使PZT的外徑發(fā)生變化，這樣纏繞在它上面的光纖長(zhǎng)度也就是光程會(huì)相應(yīng)改變。液晶移相器在應(yīng)用的時(shí)候，只能在特定波長(zhǎng)范圍內(nèi)工作并且不適用于短波長(zhǎng)，所以它也有一定的局限性。因此，目前使用的方法與系統(tǒng)均都不能直接用于激光干涉納米光刻系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)圖形的定位。為了保證光刻圖形定位的精確性和靈活性，本發(fā)明公開(kāi)一種采用移相定位系統(tǒng)在激光干涉納米光刻中移相的方法。技術(shù)參考1.ZWang,JZhang,ZJi,MPackianather,CSPeng,CTan,YKVerevkin,SMOlaizola,TBerthouandSTisserand，"Laserinterferencenanolithography",Proc.ICMEN,pp.929-936,2008.2.KJiangandRZhu,"DisplacementofmicropositioningtablecombinedwithMichelsoninterferometer”,JournalofChinaJiliangUniverdity,Vol.17,No.4,pp.281-283,2006.3DWu,LChen,YXuandRZhu，"Adaptivephase-shiftinginterferometerwithopticalheterodynevibrationmeasuringandcompensatingsystem”,OpticalDesignandTestingII，Proc.SPIE,Vol.5638,pp.451-455,2005.4.GZheng,“TheOpticalFiberInterferometerwithPZTPhase-shiftController，，,JournalofGuangdongUniversityofTechnology,Vol.19,No.4,pp.34-37,2002.
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有方法和系統(tǒng)無(wú)法在激光干涉納米光刻實(shí)現(xiàn)圖形定位而提出一種采用移相定位系統(tǒng)在激光干涉納米光刻中能精確控制干涉圖形相位移動(dòng)的方法。本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)(1)在兩光束或多光束激光干涉光刻中，將兩束或多束相干激光光束組合，發(fā)生干涉，通過(guò)控制移相定位系統(tǒng)使光路的光程發(fā)生改變，實(shí)現(xiàn)干涉圖形的相位移動(dòng)及定位。(2)給位移驅(qū)動(dòng)器施加電壓時(shí)，它沿著軸向方向移動(dòng)，并且和它固定在一起的反射鏡也會(huì)沿著它的軸向平行移動(dòng)，從而改變光程，實(shí)現(xiàn)干涉圖形的相位移動(dòng)及定位。(3)移相定位系統(tǒng)也可通過(guò)電壓源電壓的變化，在與入射光垂直平面方向推動(dòng)一個(gè)光楔，改變光程實(shí)現(xiàn)干涉圖形的相移。(4)移相定位系統(tǒng)也可通過(guò)電壓源電壓的變化，在與入射光垂直平面方向控制一個(gè)液晶顯示器件(LCD)，改變光程實(shí)現(xiàn)干涉圖形的相移。(5)移相定位系統(tǒng)也可通過(guò)電壓源電壓的變化，控制一個(gè)驅(qū)動(dòng)器拉伸光纖，改變光通過(guò)光纖光程實(shí)現(xiàn)干涉圖形的相移。(6)在多光束激光干涉納米光刻系統(tǒng)中，使用一個(gè)移相定位系統(tǒng)給一個(gè)位移驅(qū)動(dòng)器施加不同的電壓，可以移動(dòng)一個(gè)反射鏡的位置，使一路相干光的光程發(fā)生改變，實(shí)現(xiàn)干涉圖形的相位在一個(gè)方向上的移動(dòng)及定位。(7)在多光束激光干涉納米光刻系統(tǒng)中，使用多個(gè)移相定位系統(tǒng)給多個(gè)位移驅(qū)動(dòng)器施加不同的電壓，可以移動(dòng)多個(gè)反射鏡的位置，使多路相干光的光程發(fā)生改變，實(shí)現(xiàn)干涉圖形的相位在多個(gè)方向上的移動(dòng)及定位。(8)在多光束激光干涉納米光刻系統(tǒng)中，可以使用移相定位系統(tǒng)，通過(guò)檢測(cè)干涉圖形的相位差，采用閉環(huán)反饋(如鎖相)控制干涉圖形的相位移動(dòng)，減少相位漂移使圖形定位更精確。(9)給位移驅(qū)動(dòng)器施加電壓時(shí)，它沿著軸向方向移動(dòng)，并且和它固定在一起的反射鏡沿著它的軸向非平行移動(dòng)，確保光斑或光束干涉疊加位置不變的條件下改變光程，實(shí)現(xiàn)干涉圖形的相位移動(dòng)及定位。本發(fā)明與現(xiàn)有方法和系統(tǒng)相比有以下優(yōu)點(diǎn)可以在干涉光刻系統(tǒng)光路中的任何位置改變光程或相移，工作范圍不受特定波長(zhǎng)限制，從而保證光刻圖形定位的精確性。圖1為本發(fā)明采用移相定位系統(tǒng)在激光干涉納米光刻中移相的系統(tǒng)示意圖。圖2為兩光束干涉反射鏡平行移動(dòng)的示意圖。圖3為兩光束干涉反射鏡平行移動(dòng)并旋轉(zhuǎn)反射鏡的示意圖。圖4為兩光束干涉當(dāng)電壓為OV和10V時(shí)產(chǎn)生的條紋圖(上面的部分為OV時(shí)產(chǎn)生的干涉條紋，下面的部分為電壓為IOV時(shí)產(chǎn)生的干涉條紋)。圖5為四光束干涉當(dāng)電壓不同時(shí)產(chǎn)生的干涉圖案。具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明采用的四光束激光干涉光刻技術(shù)系統(tǒng)包括激光器1(波長(zhǎng)632.8nm),半波片2，偏振片3，反射鏡4，7，8，9，10，12，18，19，20，分束器件5，6，17，PZT11，21(3微米/200伏)，擴(kuò)束鏡13，光電耦合器件CCD14，電壓源15和計(jì)算機(jī)16。其中PZT11固定在反射鏡12上，PZT21固定在反射鏡20上，當(dāng)電壓源15給PZT11和PZT21施加不同電壓時(shí)，PZT11和PZT21產(chǎn)生形變，沿著它的軸向方向移動(dòng)，使反射鏡也沿著PZT11和PZT21的軸向方向移動(dòng)，這樣改變了光程，實(shí)現(xiàn)干涉圖形的相移及定位。系統(tǒng)可通過(guò)CCD14檢測(cè)相移并通過(guò)計(jì)算機(jī)16反饋控制相移及定位。如圖2所示，可以使用調(diào)節(jié)其中一個(gè)反射鏡的位置，來(lái)改變光程，實(shí)現(xiàn)干涉圖形的相移。入射光束以一定入射的角度照射在反射鏡12上，經(jīng)過(guò)反射照射到CCD14上。當(dāng)給PZT11施加電壓時(shí)，反射鏡12沿PZT11的軸向方向移動(dòng)，經(jīng)過(guò)反射鏡反射后的入射光束的光程發(fā)生了改變，實(shí)現(xiàn)了干涉條紋的相位移動(dòng)。圖3所示，為保持相干光束疊加位置不變，反射鏡12應(yīng)當(dāng)同時(shí)具有線(xiàn)位移和角位移，但由于角位移導(dǎo)致位置誤差與光束直徑大小相比可忽略。圖4是利用圖1所示的方案，擋住分束器件5透射的那束光，由未擋住的兩束激光干涉獲得的條紋圖案，圖中上半部分是PZT上電壓為OV時(shí)得到的干涉圖，下半部分是給PZT施加IOV電壓時(shí)的干涉圖，它們之間的相移為87.75度。圖5是利用圖1所示的方案，通過(guò)四光束激光干涉系統(tǒng)獲得的干涉圖案。圖中上半部分和下部分是給PZT施加不同的電壓時(shí)產(chǎn)生的干涉圖。權(quán)利要求1.一種采用移相定位系統(tǒng)在激光干涉納米光刻中移相的方法，其特征在于在兩光束或多光束激光干涉光刻中，將兩束或多束相干激光光束組合，發(fā)生干涉，通過(guò)控制移相定位系統(tǒng)使光路的光程發(fā)生改變，實(shí)現(xiàn)干涉圖形的相位移動(dòng)及定位。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，移相定位系統(tǒng)由一個(gè)電壓源、一個(gè)位移驅(qū)動(dòng)器和反射鏡組成。其特征在于給位移驅(qū)動(dòng)器施加電壓時(shí)，它沿著軸向方向移動(dòng)，并且和它固定在一起的反射鏡也會(huì)沿著它的軸向平行移動(dòng)，從而改變光程，實(shí)現(xiàn)干涉圖形的相位移動(dòng)及定位。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，移相定位系統(tǒng)也可通過(guò)電壓源電壓的變化，在與入射光垂直平面方向推動(dòng)一個(gè)光楔，改變光程實(shí)現(xiàn)干涉圖形的相移。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，移相定位系統(tǒng)也可通過(guò)電壓源電壓的變化，在與入射光垂直平面方向控制一個(gè)液晶顯示器件(LCD)，改變光程實(shí)現(xiàn)干涉圖形的相移。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，移相定位系統(tǒng)也可通過(guò)電壓源電壓的變化，控制一個(gè)驅(qū)動(dòng)器拉伸光纖，改變光通過(guò)光纖光程實(shí)現(xiàn)干涉圖形的相移。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5所述的方法，其特征在于在多光束激光干涉納米光刻系統(tǒng)中，使用一個(gè)移相定位系統(tǒng)給一個(gè)位移驅(qū)動(dòng)器施加不同的電壓，可以移動(dòng)一個(gè)反射鏡的位置，使一路相干光的光程發(fā)生改變，實(shí)現(xiàn)干涉圖形的相位在一個(gè)方向上的移動(dòng)及定位。7.根據(jù)權(quán)利要求1至5所述的方法，其特征在于在多光束激光干涉納米光刻系統(tǒng)中，使用多個(gè)移相定位系統(tǒng)給多個(gè)位移驅(qū)動(dòng)器施加不同的電壓，可以移動(dòng)多個(gè)反射鏡的位置，使多路相干光的光程發(fā)生改變，實(shí)現(xiàn)干涉圖形的相位在多個(gè)方向上的移動(dòng)及定位。8.根據(jù)權(quán)利要求1至7所述的方法，其特征在于在多光束激光干涉納米光刻系統(tǒng)中，可以使用移相定位系統(tǒng)，通過(guò)檢測(cè)干涉圖形的相位差，采用閉環(huán)反饋(如鎖相)控制干涉圖形的相位移動(dòng)，減少相位漂移使圖形定位更精確。9.根據(jù)權(quán)利要求1至8所述的方法，其特征在于給位移驅(qū)動(dòng)器施加電壓時(shí)，它沿著軸向方向移動(dòng)，并且和它固定在一起的反射鏡沿著它的軸向非平行移動(dòng)，確保光斑或光束干涉疊加位置不變的條件下改變光程，實(shí)現(xiàn)干涉圖形的相位移動(dòng)及定位。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種采用移相定位系統(tǒng)在激光干涉納米光刻中移相的方法。其特征在于在兩光束或多光束激光干涉光刻中，將兩束或多束相干激光光束組合，發(fā)生干涉，通過(guò)控制一個(gè)或多個(gè)移相定位系統(tǒng)使光路的光程發(fā)生改變，實(shí)現(xiàn)干涉圖形的相位移動(dòng)及定位。在這種方法中，移相定位系統(tǒng)由電壓源、位移驅(qū)動(dòng)器和反射鏡組成，通過(guò)給位移驅(qū)動(dòng)器施加不同的電壓，使反射鏡也沿著它的軸向方向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)相位移動(dòng)及定位。移相定位系統(tǒng)也可通過(guò)電壓源電壓的改變，在與入射光垂直平面方向推動(dòng)一個(gè)光楔，或通過(guò)電壓源電壓的變化，在與入射光垂直平面方向控制一個(gè)液晶顯示器件(LCD)，或通過(guò)電壓源電壓的變化，控制一個(gè)驅(qū)動(dòng)器拉伸光纖實(shí)現(xiàn)干涉圖形的相移。這種移相的方法可以通過(guò)檢測(cè)干涉圖形的相位差，采用反饋(如鎖相)控制干涉圖形的相位移動(dòng)，減少相位漂移使圖案定位更精確。文檔編號(hào)G02B26/06GK102012561SQ201010287019公開(kāi)日2011年4月13日申請(qǐng)日期2010年9月20日優(yōu)先權(quán)日2010年9月20日發(fā)明者侯煜,劉蘭嬌,劉洋,宋正勛,宋浩,張薇,徐佳,潘海艷,王作斌,翁占坤,胡貞申請(qǐng)人:長(zhǎng)春理工大學(xué)