專利名稱：可用于制作光子晶體掩膜層的多光束曝光系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體制造光刻領(lǐng)域，尤其涉及一種可用于制作光子晶體掩膜層的多光束曝光系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
隨著人們生活水平的提高，環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，對家居環(huán)境、休閑和舒適度追求的不斷提高。燈具燈飾也逐漸由單純的照明功能轉(zhuǎn)向裝飾和照明共存的局面，具有照明和裝飾雙重優(yōu)勢的LED取代傳統(tǒng)光源進(jìn)入人們的日常生活成為必然之勢。目前LED完全取代傳統(tǒng)光源進(jìn)入照明領(lǐng)域遇到的最大難題就是亮度問題和散熱問題，實(shí)際上，這兩個(gè)問題是同一個(gè)問題，亮度提高了，其散熱問題就自然解決了。在內(nèi)量子效率(已接近100%)可提高的空間有限的前提下，LED行業(yè)的科研工作者把目光轉(zhuǎn)向了外量子效率，提出了可提高光提取率的多種技術(shù)方案和方法，例如圖形化襯底技術(shù)、側(cè)壁粗化技術(shù)、DBR技術(shù)、優(yōu)化電極結(jié)構(gòu)、在襯底或透明導(dǎo)電膜上制作二維光子晶體等。其中，圖形化襯底最具成效，但作為現(xiàn)代光子學(xué)領(lǐng)域最重要的研究成果之一-光子晶體被用于LED領(lǐng)域，提高其亮度可能最具發(fā)展?jié)摿?，因?yàn)樗煽刂乒庾泳w的晶格結(jié)構(gòu)和晶格常數(shù)，使其和外延晶體的晶格結(jié)構(gòu)和晶格常數(shù)相似，甚至相同，減少晶格匹配位錯(cuò)，降低位錯(cuò)密度，減少外延缺陷；不僅如此光子晶體還能更有效地控制光的行為，更有目的地改變光的傳播方向及其空間光強(qiáng)分布。所以，近年來利用在襯底或透明導(dǎo)電膜上制作二維晶體結(jié)構(gòu)來提高LED發(fā)光亮度的技術(shù)方法鋒芒畢露，備受青睞，涌現(xiàn)出大量的專利文獻(xiàn)。 但用于制作光子晶體掩膜層的方法、裝置或系統(tǒng)還不夠成熟，要么生產(chǎn)效率低下、生產(chǎn)成本較高、難于實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)，如電子束、離子束刻蝕等；要么功能單一，只能制作一兩種光子晶體結(jié)構(gòu)，若需要改變光子晶體結(jié)構(gòu)，就得更新設(shè)備，如某些專利文獻(xiàn)中提到的雙光束干涉法或三光束法制作二維光子晶體的裝置；要么就是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，如某些文獻(xiàn)中提到的四光束干涉法制備二維光子晶體的結(jié)構(gòu)等。尋求能用于制作光子晶體掩膜層的結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉的、多功能的曝光系統(tǒng)，促進(jìn)LED產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的工作勢在必行。因此，如何提供一種結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉的、多功能的可用于制作光子晶體掩膜層的多光束曝光系統(tǒng)及方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的一個(gè)技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉的、多功能的可用于制作光子晶體掩膜層的多光束曝光系統(tǒng)及方法。為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案—種可用于制作光子晶體掩膜層的多光束曝光系統(tǒng)，其特征在于，包括沿著主光軸方向由前至后依次設(shè)置的激光光源、擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)、分束合光裝置以及用于承載晶片的晶片固定裝置，所述激光光源發(fā)出的光束經(jīng)所述擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)后進(jìn)入所述分束合光裝置，所述分束合光裝置將接收到的光束分光后再匯集到所述晶片固定裝置上。
優(yōu)選的，所述擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)與所述晶片固定裝置之間沿著主光軸方向設(shè)置兩個(gè)以上的分束合光裝置，不同的分束合光裝置分出的除沿著主光軸方向的分光束以外的分光束光路的方向均不同。優(yōu)選的，所述分束合光裝置包括一個(gè)設(shè)置于主光軸上的X型分光棱鏡、兩個(gè)反射鏡以及用于支撐和調(diào)節(jié)對應(yīng)的反射鏡的角度的反射鏡調(diào)角裝置，兩個(gè)反射鏡分別位于所述X型分光棱的兩側(cè)，所述X型分光棱鏡將接收到的光束分成三束分光束兩束反射光以及一束透射光，所述兩束反射光分別經(jīng)對應(yīng)的反射鏡反射后傳播到晶片固定裝置上，所述透射光沿著主光軸方向直接傳播到晶片固定裝置上或者經(jīng)位于后方的分束合光裝置傳播到晶片固定裝置，各分光束在晶片固定裝置上相遇并交疊。優(yōu)選的，所述X型分光棱鏡是由四塊直角棱鏡通過分束膜粘合而成的立方體。 優(yōu)選的，所述分束膜將入射光束按I :1的比例分成透射光和反射光。優(yōu)選的，所述反射鏡為寬帶介質(zhì)膜高反射鏡，其對可見光及紫外光具有高反射性。優(yōu)選的，所述反射鏡調(diào)角裝置能夠?qū)崿F(xiàn)反射鏡上下左右180度調(diào)角。優(yōu)選的，每條分束光路中設(shè)有電動(dòng)快門。優(yōu)選的，每條分光束路中分別設(shè)有光強(qiáng)衰減器。優(yōu)選的，所述光強(qiáng)衰減器能夠連續(xù)改變光強(qiáng)。優(yōu)選的，所述X型分光棱鏡與對應(yīng)的反射鏡之間分別設(shè)置對應(yīng)的電動(dòng)快門和對應(yīng)的光強(qiáng)衰減器，所述晶片固定裝置和相鄰的X型分光棱鏡之間也設(shè)置對應(yīng)的電動(dòng)快門和對應(yīng)的光強(qiáng)衰減器，所述電動(dòng)快門和對應(yīng)的光強(qiáng)衰減器的前后位置分別能夠互換。優(yōu)選的，所述激光光源是固體激光器、或氣體激光器、或半導(dǎo)體激光器、或單個(gè)激光器、或多個(gè)激光器組合而成的光源、或可見光激光器、或不可見光激光器。優(yōu)選的，所述擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)包括沿著主光軸方向由前至后依次設(shè)置擴(kuò)束鏡和準(zhǔn)直鏡。優(yōu)選的，所述擴(kuò)束鏡是消球差雙凹透鏡，所述準(zhǔn)直鏡是凸透鏡，其中，所述凸透鏡的前焦點(diǎn)和所述消球差雙凹透鏡的前焦點(diǎn)重合。優(yōu)選的，所述凸透鏡是雙凸透鏡或平凸透鏡。優(yōu)選的，所述晶片固定裝置是只具有固定作用的晶片支撐架或者是可轉(zhuǎn)動(dòng)的晶片夾持器。優(yōu)選的，所述晶片固定裝置能夠沿著主光軸方向前后移動(dòng)。本發(fā)明還公開了一種可用于制作光子晶體掩膜層的多光束曝光方法，包括如下步驟激光光源發(fā)出光束，將所述光束擴(kuò)束準(zhǔn)直，將擴(kuò)束準(zhǔn)直后的光束分光后匯集到晶片固定裝置。優(yōu)選的，將該擴(kuò)束準(zhǔn)直后的光束進(jìn)行兩次以上分光后再匯集到晶片固定裝置。優(yōu)選的，每個(gè)分光束光路中分別設(shè)有電動(dòng)快門，用于控制各分光束光路的開啟和關(guān)閉。優(yōu)選的，每個(gè)分光束的角度能夠進(jìn)行上下左右180度調(diào)整。優(yōu)選的，所述晶片固定裝置是只具有固定作用的晶片支撐架或者是可轉(zhuǎn)動(dòng)的晶片夾持器。
優(yōu)選的，每個(gè)分光束光路中分別設(shè)有光強(qiáng)衰減器，用于改變各分光束的光強(qiáng)。優(yōu)選的，所述光強(qiáng)衰減器能夠連續(xù)改變光強(qiáng)。本發(fā)明的有益效果如下本發(fā)明針對背景技術(shù)中提到的技術(shù)問題，借用投影儀中光學(xué)引擎的結(jié)構(gòu)，并對其進(jìn)行改造，反向用之，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉的、多功能的可用于制作光子晶體掩膜層的多光束曝光系統(tǒng)。通過有選擇地控制其中一個(gè)或幾個(gè)電動(dòng)快門的開關(guān)，就能夠?qū)崿F(xiàn)雙光束曝光、或三光束曝光；通過控制各個(gè)光強(qiáng)衰減器調(diào)整各分束光的強(qiáng)度，就可以在分束光交疊的區(qū)域得到清晰的亮案條紋，實(shí)現(xiàn)對晶片有效曝光。此外，各LED企業(yè)可根據(jù)所要制作的光子晶體的復(fù)雜程度，通過在所述擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)與所述晶片固定裝置之間沿著主光軸方向設(shè)置不同數(shù)量的分束合光裝置，不同的分束合光裝置分出的除沿著主光軸方向的分光束以外的分光束光路的方向均不同，從而可以選擇運(yùn)用三光束曝光系統(tǒng)(采用一個(gè)分束合光裝置)、五光束曝光系統(tǒng)(采用兩個(gè)分束合光裝 置)、七光束曝光系統(tǒng)(采用三個(gè)個(gè)分束合光裝置)、九光束曝光系統(tǒng)(采用四個(gè)分束合光裝置)……等等任意多光束曝光系統(tǒng)。因而，擴(kuò)大了本發(fā)明的應(yīng)用范圍，增強(qiáng)了本發(fā)明的功能。另外，由于所述分束合光裝置包括一個(gè)設(shè)置于主光軸上的X型分光棱鏡、兩個(gè)反射鏡以及用于支撐和調(diào)節(jié)對應(yīng)的反射鏡的角度的反射鏡調(diào)角裝置，兩個(gè)反射鏡分別位于X型分光棱的兩側(cè)，所述X型分光棱鏡將接收到的光束分成三束分光束，因此，可以通過調(diào)整各個(gè)反射鏡的角度，就可以制作出不同周期的光子晶體掩膜層。因而，進(jìn)一步擴(kuò)大了本發(fā)明的應(yīng)用范圍，使得本發(fā)明的功能進(jìn)一步擴(kuò)展?？偟恼f來，本發(fā)明提供的一種可用于制作光子晶體掩膜層的多光束曝光系統(tǒng)及方法的有益效果如下一、結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉，使用靈活，易于實(shí)現(xiàn)；二、利用光束干涉原理曝光，無需掩膜版，具有較高的成本優(yōu)勢；三、通過控制各電動(dòng)快門的開關(guān)和各反射鏡的角度很容易實(shí)現(xiàn)雙光束曝光、三光束曝光、四光束曝光、五光束曝光……等等多光束曝光，實(shí)現(xiàn)一種設(shè)備具有多種功能，可用于制作各種光子晶體結(jié)構(gòu)；四、系統(tǒng)既可以簡化、降低成本，用于簡單的光子晶體的制作，又可以通過增加分束合光裝置的數(shù)量和相應(yīng)的光強(qiáng)衰減器及電動(dòng)快門對系統(tǒng)進(jìn)一步升級(jí)，以滿足將來更復(fù)雜結(jié)構(gòu)的光子晶體的制作；五、系統(tǒng)中的晶片固定裝置可以在只具有固定作用的晶片支撐架和可轉(zhuǎn)動(dòng)的晶片夾持器之間靈活選擇，以方便用簡單的系統(tǒng)，通過單次或多次曝光的方式，形成所需要的光子晶體掩膜層；六、反射鏡為寬帶介質(zhì)膜高反射鏡，對各種波長具有高反射性，便于激光光源的選擇和更換。七、生產(chǎn)過程環(huán)保無污染、生產(chǎn)效率較高、便于大批量商業(yè)化生產(chǎn)。


本發(fā)明的可用于制作光子晶體掩膜層的多光束曝光系統(tǒng)及方法由以下的實(shí)施例及附圖給出。
圖I是本發(fā)明的可用于制作光子晶體掩膜層的多光束曝光系統(tǒng)的實(shí)施例一(即三光束曝光系統(tǒng))的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是X型分光棱鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是晶片支撐架的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是可轉(zhuǎn)動(dòng)的晶片夾持器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明的可用于制作光子晶體掩膜層的多光束曝光系統(tǒng)的實(shí)施例二(即五光束曝光系統(tǒng))的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7是圖6所示的多光束曝光系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖的主視圖。圖中1、激光光源，2、擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)，3、第一分束合光裝置，4、晶片固定裝置，5、擴(kuò)束鏡,6、準(zhǔn)直鏡,7、第一 X型分光棱鏡,8、第一反射鏡,9、第二反射鏡，10、第一光強(qiáng)衰減器，
11、第二光強(qiáng)衰減器，12、第三光強(qiáng)衰減器，13、第一電動(dòng)快門，14、第二電動(dòng)快門，15、第三電動(dòng)快門，16、直角棱鏡，17、分束膜，18、第二分束合光裝置，19、第二 X型分光棱鏡，20、第三反射鏡，21、第四反射鏡，22、第四光強(qiáng)衰減器，23、第五光強(qiáng)衰減器，24、第四電動(dòng)快門，25、第五電動(dòng)快門。
具體實(shí)施例方式以下將對本發(fā)明的可用于制作光子晶體掩膜層的多光束曝光系統(tǒng)及方法作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。下面將參照附圖對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述，其中表示了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，應(yīng)該理解本領(lǐng)域技術(shù)人員可以修改在此描述的本發(fā)明而仍然實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的有利效果。因此，下列描述應(yīng)當(dāng)被理解為對于本領(lǐng)域技術(shù)人員的廣泛知道，而并不作為對本發(fā)明的限制。為使本發(fā)明的目的、特征更明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的說明。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比率，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實(shí)施例的目的。請參閱圖1，圖I是本發(fā)明的可用于制作光子晶體掩膜層的多光束曝光系統(tǒng)的實(shí)施例一(三光束曝光系統(tǒng))的結(jié)構(gòu)不意圖。本實(shí)施例提供的可用于制作光子晶體掩膜層的多光束曝光系統(tǒng)，包括沿著主光軸方向由前至后依次設(shè)置的激光光源I、擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)2、分束合光裝置3以及用于承載晶片的晶片固定裝置4，也就是說，所述激光光源I位于擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)2的前面，分束合光裝置3位于擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)2的后面，晶片固定裝置4位于整個(gè)系統(tǒng)的最后面。所述激光光源I發(fā)出的光束經(jīng)所述擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)2后進(jìn)入所述分束合光裝置3，所述分束合光裝置3將接收到的光束分光后再匯集到所述晶片固定裝置4上，每個(gè)分束光路中都設(shè)有各自的電動(dòng)快門和光強(qiáng)衰減器。通過有選擇地控制其中一個(gè)或幾個(gè)電動(dòng)快門的開或者關(guān)，就能夠?qū)崿F(xiàn)雙光束曝光或三光束曝光。通過控制各個(gè)光強(qiáng)衰減器調(diào)整各分束光的強(qiáng)度，就可以在各分束光交疊的區(qū)域得到清晰的亮案條紋，從而實(shí)現(xiàn)對晶片各種所需的曝光形式。較佳的，所述分束合光裝置包括一個(gè)設(shè)置于主光軸上的X型分光棱鏡即第一 X型分光棱鏡7、兩個(gè)反射鏡即第一反射鏡8和第二反射鏡9以及用于支撐和調(diào)節(jié)對應(yīng)的反射鏡的角度的反射鏡調(diào)角裝置(未圖示)，兩個(gè)反射鏡分別位于X型分光棱的兩側(cè)，所述第一 X型分光棱鏡7將接收到的光束分成三束分光束兩束反射光以及一束透射光，所述兩束反射光分別經(jīng)對應(yīng)的反射鏡反射后傳播到晶片固定裝置4上，所述透射光沿著主光軸方向直接傳播到晶片固定裝置4上，各分光束在晶片固定裝置4上相遇并交疊。通過調(diào)整各個(gè)反射鏡的角度，就可以制作出不同周期的光子晶體掩膜層。因而，進(jìn)一步擴(kuò)大了本發(fā)明的應(yīng)用范圍，使得本發(fā)明的功能更多。優(yōu)選的，所述X型分光棱鏡與對應(yīng)的反射鏡之間分別設(shè)置對應(yīng)的電動(dòng)快門和對應(yīng)的光強(qiáng)衰減器，所述晶片固定裝置4和相鄰的X型分光棱鏡之間也設(shè)置對應(yīng)的電動(dòng)快門和對應(yīng)的光強(qiáng)衰減器。即所述第一 X型分光棱鏡7與第一反射鏡8之間設(shè)置第一電動(dòng)快門13和第一光強(qiáng)衰減器10,所述第一 X型分光棱鏡7與第二反射鏡9之間設(shè)置第二電動(dòng)快門14和第二光強(qiáng)衰減器11，所述晶片固定裝置4和相鄰的第一 X型分光棱鏡7之間設(shè)置第三電動(dòng)快門15和第三光強(qiáng)衰減器12，上述電動(dòng)快門和對應(yīng)的光強(qiáng)衰減器的前后位 置分別能夠互換。通過控制各光強(qiáng)衰減器(即第一光強(qiáng)衰減器10、第二光強(qiáng)衰減器11和/或第三光強(qiáng)衰減器12)可以調(diào)正對應(yīng)的分光束的強(qiáng)度，從而能在三束分光束的交疊(即匯集)區(qū)域得到清晰的亮暗條紋。通過控制各個(gè)電動(dòng)快門(第一電動(dòng)快門13、第二電動(dòng)快門14以及第三電動(dòng)快門15)的開啟和關(guān)閉，就能夠?qū)崿F(xiàn)對固定在晶片固定裝直4上的晶片的雙光束曝光或三光束曝光。較佳的，所述光強(qiáng)衰減器(即第一光強(qiáng)衰減器10、第二光強(qiáng)衰減器11和/或第三光強(qiáng)衰減器12)能夠連續(xù)改變光強(qiáng)，從而可以實(shí)現(xiàn)光強(qiáng)的無極變換。較佳的，所述反射鏡(即第一反射鏡8和第二反射鏡9)為寬帶介質(zhì)膜高反射鏡，其對可見光及紫外光具有高反射性，從而便于激光光源I的選擇和更換。較佳的，所述反射鏡調(diào)角裝置能夠?qū)崿F(xiàn)反射鏡上下左右180度調(diào)角。通過反射鏡調(diào)角裝置調(diào)節(jié)對應(yīng)的反射鏡的角度，可以用于制作不同周期的光子晶體掩膜層。較佳的，所述激光光源I可以是固體激光器、或氣體激光器、或半導(dǎo)體激光器、或單個(gè)激光器、或多個(gè)激光器組合而成的光源、或可見光激光器、或不可見光激光器?？梢姡す夤庠碔的選用范圍相當(dāng)廣泛，可以適用于各種光子晶體掩膜層的制作。請參閱圖2，并請結(jié)合圖1，其中，圖2是擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，由圖2可見，所述擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)2包括沿著主光軸方向由前至后依次設(shè)置擴(kuò)束鏡5和準(zhǔn)直鏡6。優(yōu)選的，所述擴(kuò)束鏡5是消球差雙凹透鏡，所述準(zhǔn)直鏡6是凸透鏡，其中，所述凸透鏡的前焦點(diǎn)和所述消球差雙凹透鏡的前焦點(diǎn)重合。優(yōu)選的，所述凸透鏡可以是雙凸透鏡或平凸透鏡。如圖2所示，由擴(kuò)束鏡5和準(zhǔn)直鏡6組成的擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)2可將如圖I所示的激光光源I發(fā)出的激光束按比例放大，并轉(zhuǎn)變成適合后續(xù)各光學(xué)器件尺寸大小的平行光束。請參閱圖3，并請結(jié)合圖I，其中，圖3所示是X型分光棱鏡即第一 X型分光棱鏡7的結(jié)構(gòu)示意圖，所述X型分光棱鏡是由四塊直角棱鏡16通過分束膜17粘合而成的立方體。請繼續(xù)參閱圖1，較佳的，所述晶片固定裝置4能夠沿著主光軸方向前后移動(dòng)。從而可以便于將晶片調(diào)整于各分光束的交疊區(qū)域，提高曝光效果。較佳的，所述晶片固定裝置4可以是只具有固定作用的晶片支撐架，也可以是可轉(zhuǎn)動(dòng)的晶片夾持器。如果可用于制作光子晶體掩膜層的多光束曝光系統(tǒng)只需通過一次曝光就能完成光子晶體掩膜層的制作，可以采用如圖4所示的只具有固定作用的晶片支撐架就能滿足制作要求。如果需要制作較為復(fù)雜的光子晶體掩膜層，則只需將如圖4所示的只具有固定作用的晶片支撐架更換為如圖5所示的具有轉(zhuǎn)動(dòng)功能的晶片夾持器，通過多次曝光的形式(即曝光-轉(zhuǎn)動(dòng)-曝光的重復(fù)循環(huán)直到完成所需要的光子晶體掩膜層的制作)形成所需要的光子晶體掩膜層。請繼續(xù)參閱圖1，本實(shí)施例的可用于制作光子晶體掩膜層的多光束曝光方法，包括如下步驟激光光源I發(fā)出光束，將所述光束擴(kuò)束準(zhǔn)直，將該擴(kuò)束準(zhǔn)直后的光束分光后匯集到晶片固定裝置4。優(yōu)選的，每個(gè)分光束光路中分別設(shè)有電動(dòng)快門，用于控制各分光束光 路的開啟和關(guān)閉。通過有選擇地控制其中一個(gè)或幾個(gè)電動(dòng)快門的開或者關(guān)，就能夠?qū)崿F(xiàn)雙光束曝光或三光束曝光。優(yōu)選的，每個(gè)分光束的角度能夠進(jìn)行上下左右180度調(diào)整。通過調(diào)整各個(gè)分光束的角度，就可以制作出不同周期的光子晶體掩膜層。因而，進(jìn)一步擴(kuò)大了本發(fā)明的應(yīng)用范圍，使得本發(fā)明的功能更多。優(yōu)選的，所述晶片固定裝置4是只具有固定作用的晶片支撐架或者是可轉(zhuǎn)動(dòng)的晶片夾持器。所述晶片固定裝置4可以是只具有固定作用的晶片支撐架，也可以是可轉(zhuǎn)動(dòng)的晶片夾持器。如果可用于制作光子晶體掩膜層的多光束曝光系統(tǒng)只需通過一次曝光就能完成光子晶體掩膜層的制作，可以采用如圖4所示的只具有固定作用的晶片支撐架就能滿足制作要求。如果需要制作較為復(fù)雜的光子晶體掩膜層，則只需將如圖4所示的只具有固定作用的晶片支撐架更換為如圖5所示的具有轉(zhuǎn)動(dòng)功能的晶片夾持器，通過多次曝光的形式(即曝光-轉(zhuǎn)動(dòng)-曝光的重復(fù)循環(huán)直到完成所需要的光子晶體掩膜層的制作)形成所需要的光子晶體掩膜層。優(yōu)選的，每個(gè)分光束光路中分別設(shè)有光強(qiáng)衰減器，用于改變各分光束的光強(qiáng)。通過控制各個(gè)光強(qiáng)衰減器調(diào)整各分束光的強(qiáng)度，就可以在各分束光交疊的區(qū)域即晶片固定裝置4承載晶片的區(qū)域得到清晰的亮案條紋，從而實(shí)現(xiàn)對晶片各種所需的曝光形式優(yōu)選的，所述光強(qiáng)衰減器能夠連續(xù)改變光強(qiáng)。實(shí)施例二請參閱圖6和圖7，并請結(jié)合圖1，其中，圖6是本發(fā)明的可用于制作光子晶體掩膜層的多光束曝光系統(tǒng)的實(shí)施例二(即五光束曝光系統(tǒng))的結(jié)構(gòu)示意圖，圖7是圖6所示的多光束曝光系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖的主視圖。本實(shí)施例與實(shí)施例一的區(qū)別在于所述擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)2與所述晶片固定裝置4之間沿著主光軸方向設(shè)置兩個(gè)以上的分束合光裝置，本實(shí)施例中具體是兩個(gè)分束合光裝置，不同的分束合光裝置分出的除沿著主光軸方向的分光束以外的分光束光路的方向均不同。所述分束合光裝置包括一個(gè)設(shè)置于主光軸上的X型分光棱鏡、兩個(gè)反射鏡以及用于支撐和調(diào)節(jié)對應(yīng)的反射鏡的角度的反射鏡調(diào)角裝置，兩個(gè)反射鏡分別位于X型分光棱的兩側(cè)，所述X型分光棱鏡將接收到的光束分成三束分光束兩束反射光以及一束透射光，所述兩束反射光分別經(jīng)對應(yīng)的反射鏡反射后傳播到晶片固定裝置4上，所述透射光沿著主光軸方向經(jīng)位于后方的分束合光裝置傳播到晶片固定裝置4上，各分光束(最多可以是五束分光束)在晶片固定裝置4上相遇并交疊。
也就是說，在本實(shí)施例是在實(shí)施一的基礎(chǔ)上，再增加一套分束合光裝置即第二分束合光裝置18及相應(yīng)的第四光強(qiáng)衰減器22、第五光強(qiáng)衰減器23和第四電動(dòng)快門24、第五電動(dòng)快門25后而組成的五光束的多光束曝光系統(tǒng)。所述增加的第二分束合光裝置18包括第二 X型分光棱鏡19、第三反射鏡20、和第四反射鏡21。所述增加的第二分束合光裝置18放置于第一分束合光裝置3和晶片固定裝置4之間。所述第一分束合光裝置3分出的透射光經(jīng)位于后方的第二分束合光裝置分光后再匯集到晶片固定裝置4，所述第二分束合光裝置18分出的透射光經(jīng)位于后方的分束合光裝置傳播到晶片固定裝置4上，所述第二分束合光裝置18中的第二 X型分光棱鏡19的粘合中心線與第一分束合光裝置3中的第一 X型分光棱鏡7的粘合中心線有非O度的夾角，即不同的分束合光裝置分出的除沿著主光軸方向的分光束以外的分光束光路的方向均不同。優(yōu)先選擇的是，兩X型分光棱鏡的粘合中心線之間的夾角是90度。本實(shí)施例的使用方法如下請繼續(xù)參閱圖6和圖7，并請結(jié)合圖f圖5，激光光源I發(fā)出的激光束經(jīng)如圖2所 示的擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)中的擴(kuò)束鏡5擴(kuò)束和準(zhǔn)直鏡6準(zhǔn)直后，變成適合后續(xù)光學(xué)器件尺寸的平行光束，平行的激光束進(jìn)入第一分束合光裝置3后，首先被如圖3所示的第一分束合光裝置3中的第一 X型分光棱鏡7中的分束膜17分成三束，一束透射光、兩束反射光。其中，兩束反射光分別經(jīng)第一分束合光裝置3中的第一反射鏡8和第二反射鏡9反射，再分別通過第一光強(qiáng)衰減器10、第一電動(dòng)快門13和第二光強(qiáng)衰減器11、第二電動(dòng)快門14后，傳播到晶片固定裝置4上。其中，一束透射光進(jìn)入第二分束合光裝置18后，首先被如圖3所示的第二分束合光裝置18中的第二 X型分光棱鏡19中的分束膜17也分成三束，一束透射光、兩束反射光。其中，透射光經(jīng)第三光強(qiáng)衰減器12和第三電動(dòng)快門15后，直接傳播到晶片固定裝置4上，兩束反射光分別經(jīng)第二分束合光裝置18中的第三反射鏡20和第四反射鏡21反射后，再分別通過第四光強(qiáng)衰減器22、第四電動(dòng)快門24和第五光強(qiáng)衰減器23、第五電動(dòng)快門25后，也傳播到晶片固定裝置4上，五束分光束在晶片固定裝置4上相遇并交疊。通過控制各光強(qiáng)衰減器(即第一光強(qiáng)衰減器10、第二光強(qiáng)衰減器11、第三光強(qiáng)衰減器12、第四光強(qiáng)衰減器22和/或第五光強(qiáng)衰減器23)可以調(diào)整各束分光束的強(qiáng)度，從而可以在五束分光束的交疊區(qū)域得到清晰的亮暗條紋。將需要曝光的晶片固定在晶片固定裝置4上五束分光束的交疊區(qū)域。通過控制各電動(dòng)快門(即第一電動(dòng)快門13、第二電動(dòng)快門14、第三電動(dòng)快門15、第四電動(dòng)快門24和/或第五電動(dòng)快門25)的開或關(guān)就能夠?qū)崿F(xiàn)對固定在晶片固定裝置4上的晶片的雙光束曝光、三光束曝光、四光束曝光或五光束曝光等；通過控制各反射鏡的角度就可以制作出不同周期的光子晶體掩膜層。經(jīng)過曝光后的晶片，再經(jīng)顯影工藝便能形成各種光子晶體結(jié)構(gòu)的掩膜層；后續(xù)再經(jīng)過ICP刻蝕就能將光子晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到襯底或透明導(dǎo)電膜上。本實(shí)施例二提供的可用于制作光子晶體掩膜層的多光束曝光系統(tǒng)可以只通過一次曝光就能完成光子晶體掩膜層的制作，這樣只要采用如圖4所示的只具有固定作用的晶片支撐架作為如圖7中附圖標(biāo)記4所示的晶片固定裝置4就能滿足制作要求。如果需要制作較為復(fù)雜的光子晶體掩膜層，可以將如圖4所示的只具有固定作用的晶片支撐架更換為如圖5所示的具有轉(zhuǎn)動(dòng)功能的晶片夾持器，通過多次曝光的形式(即曝光-轉(zhuǎn)動(dòng)-曝光的重復(fù)循環(huán)直到完成所需要的光子晶體掩膜層的制作)形成所需要的光子晶體掩膜層。
請繼續(xù)參閱圖6和圖7，本實(shí)施例的可用于制作光子晶體掩膜層的多光束曝光方法，包括如下步驟激光光源I發(fā)出光束，將所述光束擴(kuò)束準(zhǔn)直，將擴(kuò)束準(zhǔn)直后的光束進(jìn)行兩次以上分光后再匯集到晶片固定裝置4。具體的，本實(shí)施例中，將該光束進(jìn)行兩次分光后再匯集到晶片固定裝置4。較佳的，每個(gè)分光束光路中分別設(shè)有電動(dòng)快門，用于控制各分光束光路的開啟和關(guān)閉。通過有選擇地控制其中一個(gè)或幾個(gè)電動(dòng)快門的開或者關(guān)，就能夠?qū)崿F(xiàn)雙光束曝光或三光束曝光。較佳的，每個(gè)分光束的角度能夠進(jìn)行上下左右180度調(diào)整。通過調(diào)整各個(gè)分光束的角度，就可以制作出不同周期的光子晶體掩膜層。因而，進(jìn)一步擴(kuò)大了本發(fā)明的應(yīng)用范圍，使得本發(fā)明的功能更多。
較佳的，所述晶片固定裝置4是只具有固定作用的晶片支撐架或者是可轉(zhuǎn)動(dòng)的晶片夾持器。所述晶片固定裝置4可以是只具有固定作用的晶片支撐架，也可以是可轉(zhuǎn)動(dòng)的晶片夾持器。如果可用于制作光子晶體掩膜層的多光束曝光系統(tǒng)只需通過一次曝光就能完成光子晶體掩膜層的制作，可以采用如圖4所示的只具有固定作用的晶片支撐架就能滿足制作要求。如果需要制作較為復(fù)雜的光子晶體掩膜層，則只需將如圖4所示的只具有固定作用的晶片支撐架更換為如圖5所示的具有轉(zhuǎn)動(dòng)功能的晶片夾持器，通過多次曝光的形式(即曝光-轉(zhuǎn)動(dòng)-曝光的重復(fù)循環(huán)直到完成所需要的光子晶體掩膜層的制作)形成所需要的光子晶體掩膜層。較佳的，每個(gè)分光束光路中分別設(shè)有光強(qiáng)衰減器，用于改變各分光束的光強(qiáng)。通過控制各個(gè)光強(qiáng)衰減器調(diào)整各分束光的強(qiáng)度，就可以在各分束光交疊的區(qū)域即晶片固定裝置4承載晶片的區(qū)域得到清晰的亮案條紋，從而實(shí)現(xiàn)對晶片各種所需的曝光形式優(yōu)選的，所述光強(qiáng)衰減器能夠連續(xù)改變光強(qiáng)。如果需要制作再為復(fù)雜的光子晶體掩膜層，就需要用到本發(fā)明所提供的更高級(jí)的多光束曝光系統(tǒng)，如七光束曝光系統(tǒng)、九光束曝光系統(tǒng)……等等。和上述思想類似，在本發(fā)明所提供的一種可用于制作光子晶體掩膜層的五光束曝光系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，再增加第三分束合光裝置、第四分束合光裝置……等(各分束合光裝置中X型分光棱鏡的粘合中心線都有非O度的夾角)及相應(yīng)的電動(dòng)快門和光強(qiáng)衰減器后就能分別組成更為高級(jí)的七光束曝光系統(tǒng)、九光束曝光系統(tǒng)……等。因而，各LED企業(yè)可根據(jù)所要制作的光子晶體的復(fù)雜程度，通過在所述擴(kuò)束準(zhǔn)直系與所述晶片固定裝置之間沿著主光軸方向設(shè)置不同數(shù)量的分束合光裝置，不同的分束合光裝置分出的除沿著主光軸方向的分光束以外的分光束光路的方向均不同。可以選用本發(fā)明所提供的三光束曝光系統(tǒng)(采用一個(gè)分束合光裝置)、五光束曝光系統(tǒng)(采用兩個(gè)分束合光裝置)、七光束曝光系統(tǒng)(采用三個(gè)個(gè)分束合光裝置)、九光束曝光系統(tǒng)(采用四個(gè)分束合光裝置)……等等多光束曝光系統(tǒng)。因而，擴(kuò)大了本發(fā)明的應(yīng)用范圍，強(qiáng)化了本發(fā)明的功能。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種可用于制作光子晶體掩膜層的多光束曝光系統(tǒng)，其特征在于，包括沿著主光軸方向由前至后依次設(shè)置的激光光源、擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)、分束合光裝置以及用于承載晶片的晶片固定裝置，所述激光光源發(fā)出的光束經(jīng)所述擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)后進(jìn)入所述分束合光裝置，所述分束合光裝置將接收到的光束分光后再匯集到所述晶片固定裝置上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可用于制作光子晶體掩膜層的多光束曝光系統(tǒng)，其特征在于，所述擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)與所述晶片固定裝置之間沿著主光軸方向設(shè)置兩個(gè)以上的分束合光裝置，不同的分束合光裝置分出的除沿著主光軸方向的分光束以外的分光束光路的方向均不同。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的可用于制作光子晶體掩膜層的多光束曝光系統(tǒng)，其特征在于，所述分束合光裝置包括一個(gè)設(shè)置于主光軸上的X型分光棱鏡、兩個(gè)反射鏡以及用于支撐和調(diào)節(jié)對應(yīng)的反射鏡的角度的反射鏡調(diào)角裝置，兩個(gè)反射鏡分別位于所述X型分光棱的兩側(cè)，所述X型分光棱鏡將接收到的光束分成三束分光束兩束反射光以及一束透射光，所述兩束反射光分別經(jīng)對應(yīng)的反射鏡反射后傳播到晶片固定裝置上，所述透射光沿著主光軸方向直接傳播到晶片固定裝置上或者經(jīng)位于后方的分束合光裝置傳播到晶片固定裝置，各分光束在晶片固定裝置上相遇并交疊。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可用于制作光子晶體掩膜層的多光束曝光系統(tǒng)，其特征在于，所述X型分光棱鏡是由四塊直角棱鏡通過分束膜粘合而成的立方體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可用于制作光子晶體掩膜層的多光束曝光系統(tǒng)，其特征在于，所述分束膜將入射光束按I :1的比例分成透射光和反射光。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可用于制作光子晶體掩膜層的多光束曝光系統(tǒng)，其特征在于，所述反射鏡為寬帶介質(zhì)膜高反射鏡，其對可見光及紫外光具有高反射性。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可用于制作光子晶體掩膜層的多光束曝光系統(tǒng)，其特征在于，所述反射鏡調(diào)角裝置能夠?qū)崿F(xiàn)反射鏡上下左右180度調(diào)角。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可用于制作光子晶體掩膜層的多光束曝光系統(tǒng)，其特征在于，每條分束光路中設(shè)有電動(dòng)快門。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的可用于制作光子晶體掩膜層的多光束曝光系統(tǒng)，其特征在于，每條分光束路中分別設(shè)有光強(qiáng)衰減器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的可用于制作光子晶體掩膜層的多光束曝光系統(tǒng)，其特征在于，所述光強(qiáng)衰減器能夠連續(xù)改變光強(qiáng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的可用于制作光子晶體掩膜層的多光束曝光系統(tǒng)，其特征在于，所述X型分光棱鏡與對應(yīng)的反射鏡之間分別設(shè)置對應(yīng)的電動(dòng)快門和對應(yīng)的光強(qiáng)衰減器，所述晶片固定裝置和相鄰的X型分光棱鏡之間也設(shè)置對應(yīng)的電動(dòng)快門和對應(yīng)的光強(qiáng)衰減器，所述電動(dòng)快門和對應(yīng)的光強(qiáng)衰減器的前后位置分別能夠互換。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可用于制作光子晶體掩膜層的多光束曝光系統(tǒng)，其特征在于，所述激光光源是固體激光器、或氣體激光器、或半導(dǎo)體激光器、或單個(gè)激光器、或多個(gè)激光器組合而成的光源、或可見光激光器、或不可見光激光器。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可用于制作光子晶體掩膜層的多光束曝光系統(tǒng)，其特征在于，所述擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)包括沿著主光軸方向由前至后依次設(shè)置擴(kuò)束鏡和準(zhǔn)直鏡。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的可用于制作光子晶體掩膜層的多光束曝光系統(tǒng)，其特征在于，所述擴(kuò)束鏡是消球差雙凹透鏡，所述準(zhǔn)直鏡是凸透鏡，其中，所述凸透鏡的前焦點(diǎn)和所述消球差雙凹透鏡的前焦點(diǎn)重合。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的可用于制作光子晶體掩膜層的多光束曝光系統(tǒng)，其特征在于，所述凸透鏡是雙凸透鏡或平凸透鏡。
16.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可用于制作光子晶體掩膜層的多光束曝光系統(tǒng)，其特征在于，所述晶片固定裝置是只具有固定作用的晶片支撐架或者是可轉(zhuǎn)動(dòng)的晶片夾持器。
17.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可用于制作光子晶體掩膜層的多光束曝光系統(tǒng)，其特征在于，所述晶片固定裝置能夠沿著主光軸方向前后移動(dòng)。
18.一種可用于制作光子晶體掩膜層的多光束曝光方法，其特征在于，包括如下步驟 激光光源發(fā)出光束，將所述光束擴(kuò)束準(zhǔn)直； 將擴(kuò)束準(zhǔn)直后的光束分光后匯集到晶片固定裝置。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的可用于制作光子晶體掩膜層的多光束曝光方法，其特征在于，將該擴(kuò)束準(zhǔn)直后的光束進(jìn)行兩次以上分光后再匯集到晶片固定裝置。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的可用于制作光子晶體掩膜層的多光束曝光方法，其特征在于，每個(gè)分光束光路中分別設(shè)有電動(dòng)快門，用于控制各分光束光路的開啟和關(guān)閉。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的可用于制作光子晶體掩膜層的多光束曝光方法，其特征在于，每個(gè)分光束的角度能夠進(jìn)行上下左右180度調(diào)整。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的可用于制作光子晶體掩膜層的多光束曝光方法，其特征在于，每個(gè)分光束光路中分別設(shè)有光強(qiáng)衰減器，用于改變各分光束的光強(qiáng)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的可用于制作光子晶體掩膜層的多光束曝光方法，其特征在于，所述光強(qiáng)衰減器能夠連續(xù)改變光強(qiáng)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種可用于制作光子晶體掩膜層的多光束曝光系統(tǒng)，包括沿著主光軸方向由前至后依次設(shè)置的激光光源、擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)、分束合光裝置以及用于承載晶片的晶片固定裝置，激光光源發(fā)出的光束經(jīng)擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)后進(jìn)入分束合光裝置，分束合光裝置將接收到的光束分光后再匯集到晶片固定裝置上。還提供了一種多光束曝光方法。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，其利用光束干涉原理曝光，無需掩膜版，故具有較高的成本優(yōu)勢；其通過控制各電動(dòng)快門的開關(guān)和各反射鏡的角度能夠?qū)崿F(xiàn)任意數(shù)量光束的多光束曝光，增強(qiáng)系統(tǒng)功能；其既可用于簡單的光子晶體的制作，又可通過增加分束合光裝置的數(shù)量和相應(yīng)的光強(qiáng)衰減器及電動(dòng)快門以滿足更復(fù)雜結(jié)構(gòu)的光子晶體的制作。
文檔編號(hào)G02B27/10GK102707583SQ20121020219
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月15日
發(fā)明者丁海生, 張昊翔, 李東昇, 李超, 江忠永, 熊展, 王洋, 章帥, 馬新剛 申請人:杭州士蘭明芯科技有限公司