專利名稱：紫外激光干涉條紋的輔助檢測裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)行業(yè)微電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種紫外激光干涉條紋的輔助檢 測裝置及方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體激光二極管為了實(shí)現(xiàn)單頻工作，通常會選用分布反饋(Distribution Feedback，簡稱 DFB)和分布布喇格反射(Distribution BraggReflection，簡稱 DBR)結(jié)構(gòu) 對激射波長進(jìn)行模式選擇。這種DFB和DBR結(jié)構(gòu)實(shí)際上是一系列特定周期的大范圍、重復(fù) 性光柵結(jié)構(gòu)。由于半導(dǎo)體激光器的波長通常在ieOOnm至400nm之間的范圍，這就使得進(jìn)行波長 模式選擇的光柵周期在幾百納米量級，有的甚至已經(jīng)小于200nm。這種半導(dǎo)體激光器上的光 柵結(jié)構(gòu)是通過光刻技術(shù)和刻蝕技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的。由于這種光柵結(jié)構(gòu)要求的制作面積大、重復(fù) 性好，這使得傳統(tǒng)光學(xué)的刷印光刻技術(shù)在這種半導(dǎo)體激光器制造工藝中成本較高，而全息 光刻技術(shù)的優(yōu)勢就在于適于制作大范圍、重復(fù)性光柵，因此全息光刻技術(shù)成為制作周期為 幾百納米光柵的不錯(cuò)選擇。簡單地講，全息技術(shù)就是利用兩束完全相干的激光入射到一處， 形成光強(qiáng)周期性變化的干涉條紋。干涉條紋的周期是由入射激光的波長和入射角決定的。 考慮到光柵周期甚至要小于200nm，那么入射激光的波長就要盡可能的短，通常要選擇紫外 激光形成周期更小的干涉條紋。圖1為本發(fā)明現(xiàn)有技術(shù)單光路紫外激光全息光刻系統(tǒng)示意圖。圖2為本發(fā)明現(xiàn)有 技術(shù)雙光路紫外激光全息光刻系統(tǒng)示意圖。現(xiàn)以圖2為例，對紫外激光全息光刻系統(tǒng)進(jìn)行 說明。在圖2中，反射鏡3和反射鏡4的角度是可以調(diào)整的，最終使得兩束激光對光刻襯底 的入射角是完全相同的，二者的夾角圖中定義為2 θ。理論上，兩束完全相干的激光干涉形 成的條紋周期可由下式表示D= Λ(1)
2η ■ sin θ式⑴中，D為條紋周期，λ為入射激光波長，η為光刻襯底上材料的折射率，θ 是入射激光的入射角。在入射激光波長和折射率固定的情況下，只要去調(diào)整入射角θ，就可 以得到我們想要的條紋周期。圖1所示的單光路紫外激光全息光刻系統(tǒng)的原理與此類似， 不再贅述。由于紫外激光相對于肉眼的不可見性，這就給在線檢測干涉條紋周期帶來了很大 的困難，無法實(shí)現(xiàn)在線檢測。通常檢測的方法主要有兩種1、可移動紫外感光底板探測，即是在光刻襯底前部放置感光底板，根據(jù)底板上的 條紋進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)完后去掉底板即可。缺點(diǎn)探測區(qū)域和光刻襯底區(qū)域不在同一位置，探 測條紋不能完全真實(shí)反映在光刻襯底上的實(shí)際條紋特征，同時(shí)探測面積與實(shí)際光刻面前不 一致，無法監(jiān)控條紋統(tǒng)一性；影響光路穩(wěn)定性；觀察精度受限于感光底板的分辨率。2、固定紫外感光底板探測，即是先把光刻襯底換成感光底板，調(diào)節(jié)好條紋周期后，再把底板換成襯底即可。缺點(diǎn)調(diào)換光刻襯底時(shí)影響光路穩(wěn)定性；觀察精度受限于感光底 板的分辨率。在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人意識到現(xiàn)有技術(shù)存在如下缺陷由于紫外激光的 不可見性，在紫外光全息光刻系統(tǒng)中調(diào)試紫外激光干涉條紋的過程非常復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種紫外激光干涉條紋的輔助檢測裝置及方法， 以簡化在紫外光全息光刻系統(tǒng)中調(diào)試紫外激光干涉條紋的過程。(二)技術(shù)方案根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種紫外激光干涉條紋的輔助檢測裝置。該裝置 應(yīng)用于紫外激光全息光刻系統(tǒng)中，包括可見光激光器和輔助檢測光路。該可見光激光器， 用于產(chǎn)生可見光波段的輔助檢測激光，該輔助檢測激光的波長與紫外激光的波長滿足預(yù)設(shè) 關(guān)系。該輔助檢測光路，為輔助檢測激光在紫外激光全息光刻系統(tǒng)中所經(jīng)過的通路，輔助檢 測光路的兩路子光路與形成紫外激光干涉條紋的兩路相干激光分別平行，該兩路子光路在 待光刻襯底上形成可見光波段的干涉條紋，該可見光波段的干涉條紋用于輔助檢測紫外激 光干涉條紋。優(yōu)選地，該紫外激光干涉條紋的輔助檢測裝置還包括選擇性透/反射鏡。該選 擇性透/反射鏡，位于紫外激光全息光刻系統(tǒng)形成兩路相關(guān)激光的子光路的分束裝置的前 端，以及可見光激光器的后端；紫外激光通過選擇性透/反射鏡反射后入射分束裝置，輔助 檢測激光透射選擇性透/反射鏡后入射分束裝置。優(yōu)選地，該紫外激光干涉條紋的輔助檢測裝置中，選擇性透/反射鏡為對紫外激 光進(jìn)行反射的第一反射鏡。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，還提供了一種紫外激光干涉條紋的輔助檢測方法。該 方法應(yīng)用于紫外激光全息光刻系統(tǒng)中，包括可見光激光器產(chǎn)生可見光波段的輔助檢測激 光；該輔助檢測激光的兩路子光路與形成紫外激光干涉條紋的兩路相干激光分別平行，用 于在待光刻襯底上形成可見光波段的干涉條紋，該可見光波段的干涉條紋用于輔助檢測紫 外激光干涉條紋。(三)有益效果本發(fā)明在紫外激光全息光刻系統(tǒng)中增加了一套可見性的激光光路，在確定可見激 光波長和紫外激光波長的關(guān)系后，通過觀察可見激光的干涉條紋來對紫外激光干涉條紋周 期進(jìn)行檢測，從而簡化了在紫外光全息光刻系統(tǒng)中檢測紫外激光干涉條紋的過程，縮短了 全息光刻工藝的周期，并降低了光刻工藝的成本。


圖1為本發(fā)明現(xiàn)有技術(shù)單光路紫外激光全息光刻系統(tǒng)示意圖；圖2為本發(fā)明現(xiàn)有技術(shù)雙光路紫外激光全息光刻系統(tǒng)示意圖；圖3為在雙光路紫外激光全息光刻系統(tǒng)中增加本發(fā)明紫外激光干涉條紋輔助檢 測裝置的第一架構(gòu)圖4為在雙光路紫外激光全息光刻系統(tǒng)中增加本發(fā)明紫外激光干涉條紋輔助檢 測裝置的第二架構(gòu)圖；圖5為在單光路紫外激光全息光刻系統(tǒng)中增加本發(fā)明紫外激光干涉條紋輔助檢 測裝置的架構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照 附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，紫外激光干涉條紋的輔助檢測裝置應(yīng)用于紫外 激光全息光刻系統(tǒng)中，包括可見光激光器和輔助檢測光路。該可見光激光器，用于產(chǎn)生可 見光波段的輔助檢測激光，該輔助檢測激光的波長與所述紫外激光的波長滿足預(yù)設(shè)關(guān)系； 該輔助檢測光路，為輔助檢測激光在紫外激光全息光刻系統(tǒng)中所經(jīng)過的通路，該輔助檢測 光路的兩路子光路與形成紫外激光干涉條紋的兩路相干激光分別平行，該兩路子光路在待 光刻襯底上形成可見光波段的干涉條紋，該可見光波段的干涉條紋用于輔助檢測紫外激光 干涉條紋。本發(fā)明在紫外全息光刻系統(tǒng)中增加了一套可見性的輔助檢測光路，在確定可見激 光波長和紫外激光波長的關(guān)系后，通過觀察可見激光的干涉條紋來對紫外激光干涉條紋周 期進(jìn)行檢測。進(jìn)而，本發(fā)明使得紫外激光干涉條紋可以實(shí)現(xiàn)在線檢測，縮減了全息光刻工藝 周期，同時(shí)進(jìn)一步節(jié)省了全息光刻成本。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，該紫外激光干涉條紋的輔助檢測裝置還包括選擇性透/反 射鏡。選擇性透/反射鏡，位于紫外激光全息光刻系統(tǒng)形成兩路相關(guān)激光的子光路的分束 裝置的前端，可見光激光器的后端；紫外激光通過選擇性透/反射鏡反射后，入射分束裝 置；輔助檢測激光透射選擇性透/反射鏡后，入射分束裝置。優(yōu)選地，該選擇性透/反射鏡 為對紫外激光進(jìn)行反射的第一反射鏡；且在經(jīng)過選擇性透/反射鏡之前，紫外激光與輔助 檢測激光的光路垂直，選擇性透/反射鏡與刻的紫外激光與用于檢測的可見光激光的光路 均成45°。優(yōu)選地，選擇性透/反射鏡對紫外激光為全反射，對輔助檢測激光的透射率大于 等于50%。與上述裝置的實(shí)施例對應(yīng)，本發(fā)明還公開了一種紫外激光干涉條紋的輔助檢測方 法。該方法應(yīng)用于紫外激光全息光刻系統(tǒng)中，包括步驟S102，可見光激光器產(chǎn)生可見光波段的輔助檢測激光；步驟S104，該輔助檢測光路的兩路子光路與形成紫外激光干涉條紋的兩路相干激 光分別平行，用于在待光刻襯底上形成可見光波段的干涉條紋，該可見光波段的干涉條紋 用于輔助檢測紫外激光干涉條紋。以下將結(jié)合具體實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。需要說明的是，以下實(shí)施例的 各附加技術(shù)特征，如不特別說明，均適用于裝置實(shí)施例和方法實(shí)施例。本發(fā)明在紫外激光全息光刻系統(tǒng)中又加了一條檢測光路。圖3為在雙光路紫外激 光全息光刻系統(tǒng)中增加本發(fā)明紫外激光干涉條紋輔助檢測裝置的第一架構(gòu)圖。如圖3所 示，在新的全息光刻系統(tǒng)中，光學(xué)元器件的變化如下1、增加了一套可見光激光器系統(tǒng)；2、 反射鏡2 4的光學(xué)參數(shù)選擇要能同時(shí)滿足可見的輔助檢測激光和紫外激光的全反射功能；3、擴(kuò)束鏡的光學(xué)參數(shù)選擇要能優(yōu)先滿足紫外激光的擴(kuò)束功能，同時(shí)對輔助檢測激光有 一定擴(kuò)束能力；4、分束鏡在滿足紫外激光50%分光能力的同時(shí)，可對可見的輔助檢測激光 進(jìn)行接近50%的分光處理；5、將圖2中的光學(xué)元件反射鏡1更換為選擇性透/反射鏡。這 種選擇性透/反射鏡的功能是，對選擇曝光的紫外激光是全反射的，而對可見激光是可透 射的。通過上述設(shè)置，就使得可見的激光和紫外激光可以同時(shí)進(jìn)入干涉系統(tǒng)，在相同的待光 刻襯底位置形成干涉條紋。如果紫外激光的波長是X1，可見激光的波長是λ 2，光刻襯底上材料的折射率為 η，則圖3的雙光路紫外激光全息光刻系統(tǒng)中，兩束干涉激光的入射夾角是2 θ，那么它們在 光刻襯底上形成的干涉條紋周期分別是
權(quán)利要求
1.一種紫外激光干涉條紋的輔助檢測裝置，其特征在于，該裝置應(yīng)用于紫外激光全息 光刻系統(tǒng)中，包括可見光激光器和輔助檢測光路，其中該可見光激光器，用于產(chǎn)生可見光波段的輔助檢測激光，該輔助檢測激光的波長與所 述紫外激光的波長滿足預(yù)設(shè)關(guān)系；該輔助檢測光路，為所述輔助檢測激光在所述紫外激光全息光刻系統(tǒng)中所經(jīng)過的通 路，所述輔助檢測光路的兩路子光路與形成所述紫外激光干涉條紋的兩路相干激光分別平 行，該兩路子光路在待光刻襯底上形成可見光波段的干涉條紋，該可見光波段的干涉條紋 用于輔助檢測所述紫外激光干涉條紋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外激光干涉條紋的輔助檢測裝置，其特征在于，所述裝置 還包括選擇性透/反射鏡，該選擇性透/反射鏡，位于所述紫外激光全息光刻系統(tǒng)形成所述兩路相關(guān)激光的子光 路的分束裝置的前端，以及所述可見光激光器的后端；所述紫外激光通過所述選擇性透/ 反射鏡反射后入射所述分束裝置，所述輔助檢測激光透射所述選擇性透/反射鏡后入射所 述分束裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的紫外激光干涉條紋的輔助檢測裝置，其特征在于所述選擇 性透/反射鏡為對所述紫外激光進(jìn)行反射的第一反射鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的紫外激光干涉條紋的輔助檢測裝置，其特征在于該裝置還 包括第二反射鏡；該第二反射鏡，位于所述第一反射鏡和所述分束裝置之間，用于將自第一反射鏡入射 的所述紫外激光和輔助檢測激光反射至分束裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的紫外激光干涉條紋的輔助檢測裝置，其特征在于在經(jīng)過所 述選擇性透/反射鏡之前，所述紫外激光的光路與輔助檢測激光的光路垂直，所述選擇性 透/反射鏡與紫外激光的入射光路成45° ；所述選擇性透/反射鏡與輔助檢測激光的入射 光路成45°。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的紫外激光干涉條紋的輔助檢測裝置，其特征在于所述選擇 性透/反射鏡對所述紫外激光為全反射，對所述輔助檢測激光的透射率大于等于50%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的紫外激光干涉條紋的輔助檢測裝置，其特征在 于所述可見激光的波長介于535-575nm之間；所述可見激光的功率介于IO-IOOmW之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的紫外激光干涉條紋的輔助檢測裝置，其特征在 于該裝置應(yīng)用的紫外激光全息光刻系統(tǒng)為單光路或雙光路的紫外激光全息光刻系統(tǒng)。
9.一種紫外激光干涉條紋的輔助檢測方法，其特征在于，該方法應(yīng)用于紫外激光全息 光刻系統(tǒng)中，包括可見光激光器產(chǎn)生可見光波段的輔助檢測激光；該輔助檢測激光的兩路子光路與形成所述紫外激光干涉條紋的兩路相干激光分別平 行，用于在待光刻襯底上形成可見光波段的干涉條紋，該可見光波段的干涉條紋用于輔助 檢測所述紫外激光干涉條紋。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的紫外激光干涉條紋的輔助檢測方法，其特征在于，所述可見 光激光器產(chǎn)生可見光波段的輔助檢測激光的步驟之后還包括位于所述紫外激光全息光刻系統(tǒng)形成所述兩路相關(guān)激光的子光路的分束裝置前端的選擇性透/反射鏡，將所述紫外激光反射入所述分束裝置；并將所述輔助檢測激光透射入 所述分束裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種紫外激光干涉條紋的輔助檢測裝置及方法。該輔助檢測裝置在紫外激光全息光刻系統(tǒng)中增加了一套可見性的激光光路，在確定可見激光波長和紫外激光波長的關(guān)系后，通過觀察可見激光的干涉條紋來對紫外激光干涉條紋周期進(jìn)行檢測，從而簡化了在紫外光全息光刻系統(tǒng)中檢測紫外激光干涉條紋的過程，縮短了全息光刻工藝的周期，并降低了光刻工藝的成本。
文檔編號G02B27/10GK102141736SQ201110001219
公開日2011年8月3日 申請日期2011年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月5日
發(fā)明者李全寧, 熊聰, 趙懿昊, 鄭凱 申請人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所