技术领域
[0001] 本
发明涉及
光刻领域，特别涉及一种双周期结构制备系统及方法。
背景技术
[0002] 基于六光束激光干涉的双周期结构制备原理，是利用激光干涉产生光强
能量的重新分布与材料相互作用而制造出具有双周期结构特征的微纳米结构。干涉图案具有六边形、双周期的能量分布。该技术具有双周期结构快速制备、特征尺寸、形状和周期从纳米到微米连续可调的优点。六光束激光干涉提供了一种快速、大面积制造周期性双周期特征微纳米结构表面的技术。其潜在应用包括：减反射功能性器件及表面、自清洁表面等。
[0003] 目前的周期性表面微结构制备方法中，主要是以传统的掩模光刻为主，无法得到理想的光刻图形且分光系统复杂，极大地限制了系统的应用范围。
发明内容
[0004] 本发明
实施例提供了一种双周期结构制备系统及方法，具有效率高、结构仿生度、系统复杂度低、系统调制灵活的特点。
[0005] 第一方面，本发明提供一种双周期结构制备系统，包括
激光器、光束整形器、分光镜组、反射镜组、偏振片组以及样品平台，由所述激光器发出的激光经过所述光束整形器后进入所述分光镜组进行分光得到多束相干光，所述多束相干光经过所述反射镜组的反射后照射在所述偏振片组，经过所述偏振片组后，所述多束相干光在所述样品平台表面产生干涉并形成双周期结构干涉图样，根据所述双周期结构干涉图样制备双周期结构。
[0006] 作为一种可选的方案，所述多束相干光为六束相干光，所述分光镜组包括第一分光镜、第二分光镜、第三分光镜、第四分光镜以及第五分光镜，所述反射镜组包括第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜以及第五反射镜，所述激光经过所述第一分光镜的透射、所述第二分光镜的透射、所述第五分光镜的反射、所述第四分光镜的透射后形成第一相干光，所述第一相干光经过所述第二反射镜反射后照射在所述样品平台；
[0007] 所述激光经过所述第一分光镜的透射、所述第二分光镜的透射、所述第五分光镜的反射、所述第四分光镜的反射后形成第二相干光，所述第二相干光照射在所述样品平台上；
[0008] 所述激光经过所述第一分光镜的透射、所述第二分光镜的透射、所述第五分光镜的透射后形成第三相干光，所述第三相干光进过所述第四反射镜和所述第五反射镜的反射后照射在所述样品平台上；
[0009] 所述激光经过所述第一分光镜的反射、所述第三分光镜的透射后形成第四相干光，所述第四相干光通过所述第三反射镜反射后照射在所述样品平台上；
[0010] 所述激光经过所述第一分光镜的反射、所述第三分光镜的折射后形成第五相干光，所述第五相干光照射在所述样品平台上；
[0011] 所述激光进过所述第一分光镜的透射、所述第二分光镜的反射后形成第六相干光，所述第六相干光经过所述第一反射镜的反射后照射在所述样品平台上。
[0012] 作为一种可选的方案，还包括波片组，所述波片组包括第一波片、第二波片、第三波片、第四波片、第五波片以及第六波片，所述偏振片组包括第一偏振片、第二偏振片、第三偏振片、第四偏振片、第五偏振片以及第六偏振片，所述第一相干光经过所述第一偏振片和所述第一波片后照射在所述样品平台上，所述第二相干光经过所述第二偏振片和所述第二波片照射在所述样品平台上，所述第三相干光经过所述第六偏振片和所述第六波片照射在所述样品平台上，所述第四相干光经过所述第三偏振片和所述第三波片照射在所述样品平台上，所述第五相干光经过所述第四偏振片和所述第四波片照射在所述样品平台上，所述第六相干光经过所述第五偏振片和所述第五波片照射在所述样品平台上。
[0013] 作为一种可选的方案，所述第一波片、所述第二波片、所述第三波片、所述第四波片、所述第五波片以及所述第六波片均采用四分之一波片。
[0014] 作为一种可选的方案，所述激光器采用
波长为405nm的激光器。
[0015] 作为一种可选的方案，还包括用于调整所述偏振片组和所述波片组相对
位置的位置调整组件。
[0016] 作为一种可选的方案，所述位置调整组件具有伺服
电机、位置
传感器、电机
控制器以及处理器，所述
位置传感器检测所述
伺服电机的转动
角度，所述处理器根据所述转动角度向所述电机控制器发出控制指令，所述电机控制器根据所述控制指令控制所述伺服电机运动。
[0017] 第二方面，本发明一种双周期结构制备方法，应用于如上述的双周期结构制备系统，所述方法包括：
[0018] 由所述激光器发出的激光经过所述光束整形器后进行光束整形；
[0019] 经过光束整形的光束进入所述分光镜组进行分光得到多束相干光；
[0020] 所述多束相干光经过所述反射镜组的反射后照射在所述偏振片组；
[0021] 经过所述偏振片组后所述多束相干光在所述样品平台表面产生干涉并形成双周期结构干涉图样，根据所述双周期结构干涉图样制备双周期结构。
[0022] 从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
[0023] 本发明提供的双周期结构制备系统及方法，利用激光经过扩束整形以及调控后得到的六束相干光，在样品表面汇聚形成干涉场，使得激光光强在干涉场内重新分布，材料表面形成具有周期性双周期结构图形，在进行光刻时，可以无需掩模而直接或者间接在材料上进行干涉曝光，通过调整想干光束的空间角和入射角，形成具有六边形、双周期分布的仿生双周期结构。
附图说明
[0024] 图1是本发明实施例中提供的双周期结构制备系统的系统光路示意图；
[0025] 图2是本发明实施例中提供的双周期结构制备系统中双周期特征图案阵列的示意图。
具体实施方式
[0026] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
[0027] 本发明的
说明书和
权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何
变形，意图在于
覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0028] 结合图1和2所示，本发明提供一种双周期结构制备系统，包括激光器1、光束整形器2、分光镜组、反射镜组、偏振片组以及样品平台25，由所述激光器1发出的激光经过所述光束整形器2后进入所述分光镜组进行分光得到多束相干光，所述多束相干光经过所述反射镜组的反射后照射在所述偏振片组，经过所述偏振片组后，所述多束相干光在所述样品平台25表面产生干涉并形成双周期结构干涉图样，根据所述双周期结构干涉图样制备双周期结构，本实施例中，光束分为六束，利用激光作为发光
光源，通过光匀光、
准直、分光形成六束相干光束，这些相干光束在样品平面汇聚，形成具有一定光强分布的干涉场，进而直接或者间接在材料表面上进行曝光，形成具有双周期特征结构及分布的周期性结构，利用六光束干涉产生光强能量的重新分布制造出具有双周期结构特征的微纳米结构，无需掩模形成具有六边形、双周期分布的仿生双周期结构，六束相干光的空间角和入射角可以通过反射镜进行调校，实现了双周期图形制备过程中，结构周期及分布可以连续调整的功能。
[0029] 本发明提供的双周期结构制备系统，利用激光经过扩束整形以及调控后得到的六束相干光，在样品表面汇聚形成干涉场，使得激光光强在干涉场内重新分布，材料表面形成具有周期性双周期结构图形。利用该系统进行光刻时，可以无需掩模而直接或者间接在材料上进行干涉曝光，通过调整想干光束的空间角和入射角，形成具有六边形、双周期分布的仿生双周期结构。
[0030] 具体地，所述多束相干光为六束相干光，分别为所第一相干光31、第二相干光32、第三相干光33、第四相干光34、第五相干光35以及第六相干光36，所述分光镜组包括第一分光镜3、第二分光镜4、第三分光镜5、第四分光镜6以及第五分光镜7，所述反射镜组包括第一反射镜8、第二反射镜9、第三反射镜10、第四反射镜11以及第五反射镜12，所述激光经过所述第一分光镜3的透射、第二分光镜4的透射、所述第五分光镜7的反射、所述第四分光镜6的透射后形成第一相干光31，所述第一相干光31经过所述第二反射镜9反射后照射在所述样品平台；
[0031] 所述激光经过所述第一分光镜3的透射、所述第二分光镜4的透射、所述第五分光镜7的反射、所述第四分光镜6的反射后形成第二相干光32，所述第二相干光32照射在所述样品平台上；
[0032] 所述激光经过所述第一分光镜3的透射、所述第二分光镜4的透射、所述第五分光镜7的透射后形成第三相干光33，所述第三相干光进过所述第四反射镜11和所述第五反射镜12的反射后照射在所述样品平台上；
[0033] 所述激光经过所述第一分光镜3的反射、所述第三分光镜5的透射后形成第四相干光34，所述第四相干光34通过所述第三反射镜10反射后照射在所述样品平台上；
[0034] 所述激光经过所述第一分光镜3的反射、所述第三分光镜5的折射后形成第五相干光35，所述第五相干光35照射在所述样品平台上；
[0035] 所述激光进过所述第一分光镜3的透射、所述第二分光镜4的反射后形成第六相干光36，所述第六相干光36经过所述第一反射镜8的反射后照射在所述样品平台上。
[0036] 结合图1所示，为了更好地产生干涉效果，这里增加波片组，波片组包括第一波片14、第二波片16、第三波片18、第四波片20、第五波片22以及第六波片24，所述偏振片组包括第一偏振片13、第二偏振片15、第三偏振片17、第四偏振片19、第五偏振片21以及第六偏振片23，所述第一相干光31经过所述第一偏振片13和所述第一波片14后照射在所述样品平台上，所述第二相干光32经过所述第二偏振片15和所述第二波片16照射在所述样品平台上，所述第三相干光33经过所述第六偏振片23和所述第六波片24照射在所述样品平台上，所述第四相干光34经过所述第三偏振片17和所述第三波片18照射在所述样品平台上，所述第五相干光35经过所述第四偏振片19和所述第四波片20照射在所述样品平台上，所述第六相干光36经过所述第五偏振片21和所述第五波片22照射在所述样品平台上。
[0037] 本实施例中，第一波片14、所述第二波片16、所述第三波片18、所述第四波片20、所述第五波片22以及所述第六波片24均采用四分之一波片，对此不作限定。
[0038] 激光器可以采用固体激光器、
半导体激光器、气体激光器以及LED作为干涉光源，本实施例中，激光器采用波长为405nm的激光器，对此不作限定。
[0039] 对于
激光束的匀光，既可以采用具有二维结构的微透镜器件作为匀光器，也可以采用柱状玻璃进行匀光。
[0040] 对于分光元件的实现，既可以采用衍射元件来进行分光如光栅，也可以利用光纤、分光棱镜和传统的分光镜等元件所构成的分光光路来实现分光。
[0041] 为了便于调整偏振片组和波片组之间的相对位置，系统还包括用于调整所述偏振片组和所述波片组相对位置的位置调整组件，具体地，所述位置调整组件具有伺服电机、位置传感器、电机控制器以及处理器，所述位置传感器检测所述伺服电机的转动角度，所述处理器根据所述转动角度向所述电机控制器发出控制指令，所述电机控制器根据所述控制指令控制所述伺服电机运动，本领域普通技术人员可以灵活选择，对此不作限定。
[0042] 可以通过改变入射光束的入射角来改变干涉结构的周期，也可以通过改变入射光的空间角来改变六边形双周期结构的形态，其中，对于曝光剂量的控制方式，既可以通过外触发调控光源通断的方式实现，也可以通过在主光路中加入快
门的方式实现，对于曝光表面既可以是平面，也可以是非平面，在对曝光样品进行加工时，既可以选择
阈值相对较低的材料来直接进行光刻，也可以直接曝光涂覆有光敏材料的材料表面，然后进行
刻蚀形成周期性双周期结构。
[0043] 上述的分光功能由反射元件来实现，由此可以实现从六光束的分光及其入射角、空间角的调控。通过调整偏振片及波片的相对位置，对光束能量进行调节，改变相干光束的入射角、空间角、
相位等参数，从而得到相应的双周期表面结构。样品平台可以手动调节，也可以用计算机进行调节控制。
[0044] 相应地，本发明一种双周期结构制备方法，应用于如上述的双周期结构制备系统，所述方法包括：
[0045] S1、由所述激光器发出的激光经过所述光束整形器后进行光束整形，光束整形包括如光匀光、准直；
[0046] S2、经过光束整形的光束进入所述分光镜组进行分光得到多束相干光，如六束光束；
[0047] S3、所述多束相干光经过所述反射镜组的反射后照射在所述偏振片组；
[0048] S4、经过所述偏振片组后所述多束相干光在所述样品平台表面产生干涉并形成双周期结构干涉图样，根据所述双周期结构干涉图样制备双周期结构。
[0049] 曝光剂量的控制方式，既可以通过外触发调控光源通断的方式实现，也可以通过在主光路中加入快门的方式实现。
[0050] 在对曝光样品进行加工时，既可以选择阈值相对较低的材料来直接进行光刻，也可以直接曝光涂覆有光敏材料的材料表面，然后进行刻蚀形成周期性双周期结构。
[0051] 本发明提供的双周期结构制备方法，利用激光经过扩束整形以及调控后得到的六束相干光，在样品表面汇聚形成干涉场，使得激光光强在干涉场内重新分布，材料表面形成具有周期性双周期结构图形。利用该方法进行光刻时，可以无需掩模而直接或者间接在材料上进行干涉曝光，通过调整想干光束的空间角和入射角，形成具有六边形、双周期分布的仿生双周期结构。
[0052] 所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0053] 在本
申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些
接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0054] 所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0055] 另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用
硬件的形式实现，也可以采用
软件功能单元的形式实现。
[0056] 本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读
存储器(ROM，Read Only Memory)、
随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁盘或光盘等。
[0057] 以上对本发明所提供的一种双周期结构制备系统及方法进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
