專利名稱：一種全息光刻系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種全息光刻系統(tǒng)，涉及激光全息技術(shù)和微細圖形光刻技術(shù)領(lǐng)域，屬于應(yīng)用激光全息技術(shù)對微細圖形光刻系統(tǒng)的進一步改進。
傳統(tǒng)的微細圖形光刻系統(tǒng)有接觸/接近式曝光和投影式曝光光刻系統(tǒng)。接觸式因接觸壓緊方式易使掩?；蚧饪棠z損壞，只適宜于幾微米以上的光刻曝光；接近式雖然可以避免接觸損壞，但由于光的衍射，一般只適宜于用在2-3微米以上的光刻曝光；而投影式曝光不但可以通過提高投影曝光系統(tǒng)數(shù)值孔徑和縮短曝光波長來提高分辨率，而且由于掩模不接觸，不至于使掩?；蚧系墓饪棠z損傷，但隨著分辨率的提高，要求更大的數(shù)值孔徑，使系統(tǒng)設(shè)計、制作困難，成本昂貴，而且隨著曝光波長的縮短，使系統(tǒng)焦深變短，透鏡光學材料選擇困難，加之短波長光源的可得性、可靠性都難解決。
本實用新型的目的在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種可實現(xiàn)大視場、無畸變、高分辨率、可靠性高的直角棱鏡式波前共軛全息光刻系統(tǒng)。
本實用新型的目的可以通過以下措施來達到全息記錄時，激光器發(fā)出的光經(jīng)擴束準直后，由分束器分成兩束光，其中一束光經(jīng)減光板和可轉(zhuǎn)動的全反射鏡，到達并通過直角棱鏡，照射到涂膠基片上，作為全息記錄的參考光束；另一束光經(jīng)減光板和光程調(diào)節(jié)器從下向上入射到光掩模(物體)上，經(jīng)光掩模圖形衍射，產(chǎn)生的近場衍射光照射到涂膠基片的膠面上，作為全息記錄的物光束。參考光束與物光束在涂膠基片的光刻膠面處產(chǎn)生干涉，形成的干涉條紋對膠曝光，經(jīng)常規(guī)顯影處理得到全息掩模。全息再現(xiàn)時，把全息掩模放回記錄時涂膠基片所處的位置；去掉光掩模(物體)，而代之以新的涂膠基片；用全反射鏡代替半反半透鏡。激光器發(fā)出的光經(jīng)擴束準直后，經(jīng)全反射鏡、減光板、可轉(zhuǎn)動全反射鏡和固定全反射鏡，從全息記錄時參考光束的共軛方向入射到達并通過直角棱鏡照射到全息掩模上，經(jīng)全息掩模衍射產(chǎn)生的光信號照射到涂膠基片的膠面上，對膠曝光，從而完成全部的全息光刻曝光。
本實用新型還采取了以下措施全息記錄時涂膠基片的下表面涂有光刻膠，其上表面涂有折射率匹配液，并與直角棱鏡的斜面緊密接觸；全息再現(xiàn)時，涂膠基片的上表面涂有光刻膠，全息掩模的上表面涂有折射率匹配液，并通過折射率匹配液與直角棱鏡的斜面緊密接觸。


圖1為本實用新型全息記錄時的光學結(jié)構(gòu)圖圖2為本實用新型全息再現(xiàn)時的光學結(jié)構(gòu)圖下面將結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳述如圖1所示全息記錄時，光掩模(8)(物體)的照射光是來自激光器(1)，經(jīng)擴束準直器(2)、半反半透鏡(3)、減光板(11)以及光程調(diào)節(jié)裝置(9)的平行光束，該光束從下向上照射到光掩模(8)上，從而產(chǎn)生衍射，其近場衍射光投射到涂膠基片(7)的膠面上，作為全息記錄的物光束，它包含了光掩模(8)的全部信息。從半反半透鏡(3)分出的另一束平行光經(jīng)減光板(10)和可轉(zhuǎn)動全反射鏡(4)入射到直角棱鏡(6)的一側(cè)直角面上，該光束通過棱鏡(6)和折射率匹配液層和涂膠基片(7)入射到涂膠基片(7)的膠面上，作為全息記錄時所需的參考光束。上述參考光束與物光束在涂膠基片(7)的膠面處產(chǎn)生干涉，形成帶有光掩模(8)(物體)的振幅信息和位相信息的干涉條紋，該干涉條紋分布對涂感光膠的基片膠面曝光，然后經(jīng)常規(guī)顯影等化學處理得到全息圖，即為全息掩模(13)。
如圖2所示全息再現(xiàn)時，激光器(1)發(fā)出的光經(jīng)擴束準直器(2)和全反射鏡(12)后，經(jīng)減光板(10)和可轉(zhuǎn)動全反射鏡(4)以及固定全反射鏡(5)入射到直角棱鏡(6)的另一側(cè)直角面，從全息記錄時參考光束的共軛方向垂直入射并通過直角棱鏡(6)、折射率匹配液層和全息掩模(13)，該光束作為全息再現(xiàn)時的照明光束。此時，調(diào)節(jié)全息掩模(13)與涂膠基片(14)的膠面之間的間隙寬度，使之與全息記錄時光掩模(8)與涂膠基片(7)的膠面間的間隙寬度相同(約50-100微米)。照明光束經(jīng)全息掩模(13)衍射，把存儲在全息掩模(13)中的物體信息再現(xiàn)出來，并沿記錄時的物體信息光路返回到涂膠基片(14)上，對膠曝光，則在涂膠基片(14)上記錄下與原物體完全相同的圖形信息，于是通過全息掩模(13)把光掩模(8)所攜帶的圖形信息完整地、無畸變地轉(zhuǎn)移到了涂膠基片(14)上，產(chǎn)生微細圖形，如電路芯片圖形等。
本實用新型相對已有的技術(shù)，它具有如下優(yōu)點1．利用激光全息技術(shù)，將傳統(tǒng)光掩模所攜帶的信息轉(zhuǎn)移到全息掩模上。采用波前共軛再現(xiàn)，用全息掩模代替?zhèn)鹘y(tǒng)光掩模對涂膠基片曝光，把存儲于全息掩模中的信息完整地轉(zhuǎn)移到涂膠基片上，相對于光掩模圖形，再現(xiàn)像無畸變，保真度好。
2．該系統(tǒng)與接觸/接近式曝光以及投影式曝光光刻系統(tǒng)相比較，具有易實現(xiàn)大視場、高分辨率光刻曝光和視場內(nèi)處處可達到極限分辨率等優(yōu)點。
3．光路中設(shè)置的光程調(diào)節(jié)裝置，能方便調(diào)節(jié)，使記錄時物光與參考光的光程接近相等，從而提高了全息掩模圖形的光強對比度和再現(xiàn)衍射效率。
4．光路中采用記錄時用分束器來提供物體照明光束和參考光束；再現(xiàn)時用全反射鏡，可增強再現(xiàn)照明光束和提高曝光效率。
5．光路中設(shè)置了一個可轉(zhuǎn)動全反射鏡，使記錄和再現(xiàn)時光束從互為共軛的方向分別入射到直角棱鏡的兩個直角面上，再現(xiàn)照明光束為記錄全息掩模時參考光束的共軛光束，可以消除像差，得到無畸變的再現(xiàn)像，而且使再現(xiàn)時不需使全息圖機械轉(zhuǎn)動180°，便于精密復位。
6．在直角棱鏡斜面與基片之間，涂有折射率匹配液薄層，該匹配液的折射率介于直角棱鏡和其下的涂膠基片材料的折射率之間，使光在棱鏡斜面與基片表面處不產(chǎn)生光的反射干擾，并增強參考光束或再現(xiàn)照明光束的強度。
7．由于全息照相本身的特性，全息掩模上的塵埃粒子不會影響再現(xiàn)像的像質(zhì)。
權(quán)利要求1．一種全息光刻系統(tǒng)，包括有激光器、光掩模以及涂有光刻膠的基片，其特征在于由激光器(1)、擴束準直器(2)、分束器(3)以及減光板(10)、可轉(zhuǎn)動的全反射鏡(4)、直角棱鏡(6)、涂膠基片(7)(14)以及減光板(11)、光程調(diào)節(jié)裝置(9)和光掩模(8)組成；a．激光器(1)發(fā)出的光經(jīng)擴束準直器(2)后，經(jīng)分束器(3)分成兩束光一束光經(jīng)減光板(10)和可轉(zhuǎn)動的全反射鏡(4)到達并通過直角棱鏡(6)照射到涂膠基片(7)上，為全息記錄的參考光束；另一束光由減光板(11)和光程調(diào)節(jié)裝置(9)從下向上照明光掩模(8)，經(jīng)光掩模(8)產(chǎn)生衍射，照射到涂膠基片(7)的膠面上，為全息記錄的物光束；參考光束與物光束在涂膠基片(7)的光刻膠膠面處產(chǎn)生干涉，得到全息掩模(13)；b．激光器(1)發(fā)出的光經(jīng)擴束準直器(2)后，經(jīng)全反射鏡(12)、減光板(10)、可轉(zhuǎn)動全反射鏡(4)和固定全反射鏡(5)從共軛方向入射到達并通過直角棱鏡(6)照射到全息掩模(13)上，經(jīng)全息掩模(13)衍射產(chǎn)生的光信號到達涂膠基片(14)的膠面。
2．如權(quán)利要求1所述的一種全息光刻系統(tǒng)，其特征還在于全息記錄時涂膠基片(7)的下表面涂有光刻膠，其上表面涂有折射率匹配液，并通過折射率匹配液與直角棱鏡(6)的斜面緊密接觸。
3．如權(quán)利要求1所述的一種全息光刻系統(tǒng)，其特征還在于全息再現(xiàn)時，涂膠基片(14)的上表面涂有光刻膠。
4．如權(quán)利要求1所述的一種全息光刻系統(tǒng)，其特征還在于全息再現(xiàn)時全息掩模(13)的上表面涂有折射率匹配液，并通過折射率匹配液與直角棱鏡(6)的斜面緊密接觸。
5．如權(quán)利要求1或2或4所述的一種全息光刻系統(tǒng)，其特征在于折射率匹配液的折射率介于直角棱鏡(6)和涂膠基片(7)、(14)材料的折射率之間。
專利摘要一種全息光刻系統(tǒng),屬于應(yīng)用激光全息技術(shù)對微細圖形光刻系統(tǒng)的改進。其特征是激光器發(fā)出的光經(jīng)擴束準直后,全息記錄時光束經(jīng)分束器后的兩個光路產(chǎn)生的參考光束和物光束在涂膠基片的光刻膠面處產(chǎn)生干涉條紋,從而制得全息掩模;全息再現(xiàn)時,光束經(jīng)光路從共軛方向入射,通過直角棱鏡經(jīng)全息掩模衍射產(chǎn)生的光信號到達涂膠基片的膠面,從而完成全部全息光刻曝光。具有易實現(xiàn)大視場高分辨率光刻曝光等優(yōu)點。
文檔編號G03H1/00GK2351773SQ9822898
公開日1999年12月1日 申請日期1998年6月9日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月9日
發(fā)明者馮伯儒, 張錦, 侯德勝, 陳芬, 王永茹 申請人:中國科學院光電技術(shù)研究所