本發(fā)明涉及微納結(jié)構(gòu)，尤其是涉及一種分振幅型準(zhǔn)直平頂光束激光干涉光刻系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、光柵作為一種具有周期性單元結(jié)構(gòu)的微納光學(xué)元件，在光學(xué)精密儀器、光學(xué)精密測(cè)量、激光脈沖壓縮等領(lǐng)域都扮演著至關(guān)重要的角色。高端應(yīng)用對(duì)光柵器件提出了全口徑范圍內(nèi)衍射效率高、波像差小和低雜散光等性能需求。因此，實(shí)現(xiàn)大面積范圍內(nèi)高結(jié)構(gòu)輪廓的均勻性光柵的制造至關(guān)重要。

2、激光干涉光刻技術(shù)利用雙光束干涉曝光產(chǎn)生周期性微納結(jié)構(gòu)。其擁有無(wú)掩膜、精度高、制作效率高、成本低等顯著優(yōu)點(diǎn)，是目前制造大面積光柵的主流技術(shù)。然而，由于激光發(fā)出的基模光束能量輪廓呈高斯分布(高斯光束)，因此將其用于曝光存在曝光劑量分布不均勻和大面積范圍內(nèi)光柵占空比均勻性差的問(wèn)題。現(xiàn)有技術(shù)采用激光擴(kuò)束后對(duì)光斑進(jìn)行切趾的方式提高曝光區(qū)域能量分布均勻性，產(chǎn)生了極大的能量損耗，導(dǎo)致激光能量利用率低。

3、同時(shí)，當(dāng)前激光干涉光刻系統(tǒng)主要有分波前型和分振幅型兩種光路結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)有準(zhǔn)直平頂光束干涉光刻系統(tǒng)均為分波前型，無(wú)法通過(guò)聲光調(diào)制器(aom)或壓電促動(dòng)器等技術(shù)提供條紋鎖定功能，難以抵御環(huán)境因素的影響，無(wú)法滿(mǎn)足高性能光柵的制造需求?，F(xiàn)有分振幅型平頂光束干涉光刻系統(tǒng)所用平頂光學(xué)元件均為聚焦型光束整形器，僅可在某一特定位置得到平頂光束，且有極大的波像差，無(wú)法滿(mǎn)足高性能光柵的高占空比均勻性、低衍射波前誤差的性能要求。

4、因此，提供一種高占空比均勻性、低衍射波前誤差以及高能量利用率的準(zhǔn)直平頂光束激光干涉光刻系統(tǒng)迫在眉睫。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種分振幅型準(zhǔn)直平頂光束激光干涉光刻系統(tǒng)，能夠在分振幅型的光學(xué)配置下將高斯光束整形為能量分布均勻的準(zhǔn)直平頂光束，解決了現(xiàn)有激光干涉光刻技術(shù)能量利用率及光柵占空比均勻性不可兼得的難題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種分振幅型準(zhǔn)直平頂光束激光干涉光刻系統(tǒng)，包括激光器，第一反射鏡、第一半波片、偏振分光棱鏡、第二半波片、第二反射鏡、第三反射鏡、第四反射鏡、第五反射鏡、第六反射鏡、條紋鎖定系統(tǒng)、激光光束整形系統(tǒng)和干涉系統(tǒng)；

3、所述激光干涉光刻系統(tǒng)的光路結(jié)構(gòu)如下：

4、激光器發(fā)出的光依次通過(guò)第一反射鏡、第一半波片、偏振分光棱鏡，被偏振分光棱鏡分為透射的p偏振光和反射的s偏振光；

5、透射的p偏振光經(jīng)過(guò)第二半波片被調(diào)節(jié)至s偏振，再依次經(jīng)過(guò)第二反射鏡、第三反射鏡、條紋鎖定系統(tǒng)、激光光束整形系統(tǒng)和干涉系統(tǒng)；

6、反射的s偏振光依次經(jīng)過(guò)第四反射鏡、第五反射鏡、第六反射鏡、條紋鎖定系統(tǒng)、激光光束整形系統(tǒng)和干涉系統(tǒng)。

7、優(yōu)選的，所述條紋鎖定系統(tǒng)包括聲光調(diào)制器及控制電路。

8、優(yōu)選的，所述激光光束整形系統(tǒng)包括擴(kuò)束光學(xué)系統(tǒng)和平頂光學(xué)系統(tǒng)。

9、優(yōu)選的，所述擴(kuò)束光學(xué)系統(tǒng)包括第一擴(kuò)束鏡、第一準(zhǔn)直鏡、第二擴(kuò)束鏡和第二準(zhǔn)直鏡；

10、所述擴(kuò)束光學(xué)系統(tǒng)的光路結(jié)構(gòu)如下：

11、兩束光均分別依次經(jīng)過(guò)第一擴(kuò)束鏡、第一準(zhǔn)直鏡、平頂光學(xué)系統(tǒng)、第二擴(kuò)束鏡和第二準(zhǔn)直鏡。

12、優(yōu)選的，所述第一擴(kuò)束鏡和所述第二擴(kuò)束鏡所用鏡片規(guī)格不同，所述第一準(zhǔn)直鏡和所述第二準(zhǔn)直鏡所用鏡片規(guī)格不同。

13、優(yōu)選的，所述平頂光學(xué)系統(tǒng)包括平頂光學(xué)元件。

14、優(yōu)選的，所述干涉系統(tǒng)包括工作臺(tái)，所述工作臺(tái)上設(shè)置有涂覆光刻膠的基板。

15、優(yōu)選的，所述第一擴(kuò)束鏡及所述第一準(zhǔn)直鏡將入射光束擴(kuò)束至滿(mǎn)足平頂光學(xué)元件對(duì)光束半徑需求的大??；所述第二擴(kuò)束鏡及所述第二準(zhǔn)直鏡將整形后的平頂光束擴(kuò)束至滿(mǎn)足光柵制造面積要求的大小。

16、因此，本發(fā)明采用上述的一種分振幅型準(zhǔn)直平頂光束激光干涉光刻系統(tǒng)，具有以下有益效果：

17、(1)利用條紋鎖定系統(tǒng)可提升系統(tǒng)穩(wěn)定性；

18、(2)利用平頂光學(xué)元件完成光束整形，可以提高激光能量利用率，實(shí)現(xiàn)大面積、高精度光柵的制造；

19、(3)光束通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)后形成大面積、能量分布均勻的準(zhǔn)直平頂光束，可實(shí)現(xiàn)占空比均勻性強(qiáng)的高性能光柵制造，滿(mǎn)足高精度的納米光柵加工需求；

20、(4)通過(guò)本系統(tǒng)可以完成高精度激光干涉光刻，制造高占空比均勻性的高精度光柵。

21、下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

技術(shù)特征：

1.一種分振幅型準(zhǔn)直平頂光束激光干涉光刻系統(tǒng)，其特征在于：包括激光器、第一反射鏡、第一半波片、偏振分光棱鏡、第二半波片、第二反射鏡、第三反射鏡、第四反射鏡、第五反射鏡、第六反射鏡、條紋鎖定系統(tǒng)、激光光束整形系統(tǒng)和干涉系統(tǒng)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分振幅型準(zhǔn)直平頂光束激光干涉光刻系統(tǒng)，其特征在于：所述條紋鎖定系統(tǒng)包括聲光調(diào)制器及控制電路。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分振幅型準(zhǔn)直平頂光束激光干涉光刻系統(tǒng)，其特征在于：所述激光光束整形系統(tǒng)包括擴(kuò)束光學(xué)系統(tǒng)和平頂光學(xué)系統(tǒng)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種分振幅型準(zhǔn)直平頂光束激光干涉光刻系統(tǒng)，其特征在于：所述擴(kuò)束光學(xué)系統(tǒng)包括第一擴(kuò)束鏡、第一準(zhǔn)直鏡、第二擴(kuò)束鏡和第二準(zhǔn)直鏡；

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種分振幅型準(zhǔn)直平頂光束激光干涉光刻系統(tǒng)，其特征在于：所述第一擴(kuò)束鏡和所述第二擴(kuò)束鏡所用鏡片規(guī)格不同，所述第一準(zhǔn)直鏡和所述第二準(zhǔn)直鏡所用鏡片規(guī)格不同。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種分振幅型準(zhǔn)直平頂光束激光干涉光刻系統(tǒng)，其特征在于：所述平頂光學(xué)系統(tǒng)包括平頂光學(xué)元件。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分振幅型準(zhǔn)直平頂光束激光干涉光刻系統(tǒng)，其特征在于：所述干涉系統(tǒng)包括工作臺(tái)，所述工作臺(tái)上設(shè)置有涂覆光刻膠的基板。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種分振幅型準(zhǔn)直平頂光束激光干涉光刻系統(tǒng)，其特征在于：所述第一擴(kuò)束鏡及所述第一準(zhǔn)直鏡將入射光束擴(kuò)束至滿(mǎn)足所述平頂光學(xué)元件對(duì)光束半徑需求的大?。凰龅诙U(kuò)束鏡及所述第二準(zhǔn)直鏡將整形后平頂光束擴(kuò)束至滿(mǎn)足光柵制造面積要求的大小。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種分振幅型準(zhǔn)直平頂光束激光干涉光刻系統(tǒng)，屬于微納結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，包括激光器、第一反射鏡、第一半波片、偏振分光棱鏡、第二半波片、第二反射鏡、第三反射鏡、第四反射鏡、第五反射鏡、第六反射鏡、條紋鎖定系統(tǒng)、激光光束整形系統(tǒng)和干涉系統(tǒng)。本發(fā)明采用上述的一種分振幅型準(zhǔn)直平頂光束激光干涉光刻系統(tǒng)，光束通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)后形成大面積、能量分布均勻的準(zhǔn)直平頂光束，可實(shí)現(xiàn)占空比均勻性強(qiáng)的高性能光柵制造，滿(mǎn)足高精度的納米光柵加工需求。

技術(shù)研發(fā)人員：程鑫彬,薛棟柏,鄧曉,李同保,王竣
受保護(hù)的技術(shù)使用者：同濟(jì)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/14