[发明专利]大面积纳米光刻系统及其方法

说明书

一种大面积纳米光刻系统，包括工件台、位置反馈系统、干涉光学系统和控制系统，工件台上设有待光刻的光刻基片；位置反馈系统用于测量和计算工件台的误差；干涉光学系统用于产生干涉曝光场，对光刻基片进行干涉光刻，干涉光学系统包括衍射光学器件；控制系统分别与该工件台、该位置反馈系统和该干涉光学系统电性连接；该控制系统控制该衍射光学器件的运动，用以补偿该工件台的误差。本发明的大面积纳米光刻系统能达到大面积纳米结构高精度制备。本发明还涉及一种大面积纳米光刻方法。

技术领域

本发明涉及干涉光刻技术领域，特别涉及一种大面积纳米光刻系统及其方法。

背景技术

纳米结构(nanostructure)通常是指尺寸在100nm以下的微小结构，更加广泛的可以指尺度在500nm以下的结构。纳米结构的图形化制备，当前技术手段主要如下：

电子束直写：是具有高分辨率，高灵活特性的纳米图形化加工技术，通常在科学研究情况下，纳米结构的可控图形化制备首选采用电子束直写光刻，然而，当前两大类电子束直写设备，高分辨率的高斯束直写设备，在毫米幅面的面积下需要数小时的制备时间，实际材料/器件应用能力差；高能变形束直写设备，当前主要应用于半导体掩模版制备，幅面在6-8英寸，在制备微米结构图形时需要数小时，纳米结构直写对于变形束依然是难题。

半导体套刻技术：当前半导体光刻通过Double Pattern、PSM、光刻胶非线性等技术，在硅片上已经达到10nm级别的技术节点，然而其高分辨率体现在关键层的特征上，与纳米材料/器件的密集结构特征需求不能很好匹配，另外，半导体套刻技术需要掩模版作为图形模板，图形设计和数据处理等配套技术都为半导体做优化，且仅支持8-12英寸幅面。

全息干涉光刻技术：是实现规则微纳米结构的便捷手段，传统全息干涉利用光学平台、激光器、低像差准直光学系统等条件，在光敏材料上一次或多次交叉曝光形成较大面积的微纳结构，通常结构为周期性或者啁啾结构，结构可设计性低，可以在DFB激光器等某些特定的领域应用。数字全息干涉技术是结合计算机图形处理、精密控制的一类干涉光刻技术，国内苏州大学、苏大维格在该领域积累了一系列关键技术，美国MIT也开发了扫描干涉光刻技术，数字全息干涉技术力图突破传统全息干涉的图形单一、幅面受限的问题，但是其数字技术带来的光场之间的拼接精度是其应用受限的关键问题。

其他纳米加工技术，如聚焦离子束(FIB)、探针直写(SPL)等，加工效率低，只能在微小区域进行图形化加工；如自组装技术，利用若干原子、离子、分子之间弱作用力，同时自发的发生关联并集合在一起形成一个紧密而又有序的整体，局限是结构的可设计性差，不能成为通用型的纳米加工技术。

综上，对于大面积纳米结构的高精度图形化制备还没有适用性较好的解决方案，数字化全息干涉光刻技术，如能有效解决结构的微区调控和高精度拼接问题，将有极大的应用价值。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种大面积纳米光刻系统，能实现干涉光场之间的高进度拼接，达到大面积纳米结构高精度制备的目的。

一种大面积纳米光刻系统，包括工件台、位置反馈系统、干涉光学系统和控制系统，工件台上设有待光刻的光刻基片；位置反馈系统用于测量和计算工件台的误差；干涉光学系统用于产生干涉曝光场，对光刻基片进行干涉光刻，干涉光学系统包括衍射光学器件；控制系统分别与该工件台、该位置反馈系统和该干涉光学系统电性连接；该控制系统控制该衍射光学器件的运动，用以补偿该工件台的误差。

在本发明的实施例中，上述工件台的误差包括坐标定位误差、航向角误差、横摆角误差和俯仰角误差,该控制系统控制该衍射光学器件沿垂直光轴方向平移，用以补偿工件台坐标定位误差；该控制系统控制该衍射光学器件绕着光轴旋转，用以补偿该工件台航向角误差；该控制系统控制该衍射光学器件沿着光轴的方向移动，用以补偿该工件台横摆角和/或俯仰角误差。