[发明专利]可用于制作光子晶体掩膜层的多光束曝光系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体制造光刻领域，尤其涉及一种可用于制作光子晶体掩膜层的多光束曝光系统及方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高，环保意识的增强，对家居环境、休闲和舒适度追求的不断提高。灯具灯饰也逐渐由单纯的照明功能转向装饰和照明共存的局面，具有照明和装饰双重优势的LED取代传统光源进入人们的日常生活成为必然之势。

目前LED完全取代传统光源进入照明领域遇到的最大难题就是亮度问题和散热问题，实际上，这两个问题是同一个问题，亮度提高了，其散热问题就自然解决了。在内量子效率（已接近100%）可提高的空间有限的前提下，LED行业的科研工作者把目光转向了外量子效率，提出了可提高光提取率的多种技术方案和方法，例如图形化衬底技术、侧壁粗化技术、DBR技术、优化电极结构、在衬底或透明导电膜上制作二维光子晶体等。其中，图形化衬底最具成效，但作为现代光子学领域最重要的研究成果之一-光子晶体被用于LED领域，提高其亮度可能最具发展潜力，因为它可控制光子晶体的晶格结构和晶格常数，使其和外延晶体的晶格结构和晶格常数相似，甚至相同，减少晶格匹配位错，降低位错密度，减少外延缺陷；不仅如此光子晶体还能更有效地控制光的行为，更有目的地改变光的传播方向及其空间光强分布。所以，近年来利用在衬底或透明导电膜上制作二维晶体结构来提高LED发光亮度的技术方法锋芒毕露，备受青睐，涌现出大量的专利文献。

但用于制作光子晶体掩膜层的方法、装置或系统还不够成熟，要么生产效率低下、生产成本较高、难于实现大批量生产，如电子束、离子束刻蚀等；要么功能单一，只能制作一两种光子晶体结构，若需要改变光子晶体结构，就得更新设备，如某些专利文献中提到的双光束干涉法或三光束法制作二维光子晶体的装置；要么就是结构比较复杂，如某些文献中提到的四光束干涉法制备二维光子晶体的结构等。寻求能用于制作光子晶体掩膜层的结构简单、价格低廉的、多功能的曝光系统，促进LED产业化进程的工作势在必行。

因此，如何提供一种结构简单、价格低廉的、多功能的可用于制作光子晶体掩膜层的多光束曝光系统及方法是本领域技术人员亟待解决的一个技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、价格低廉的、多功能的可用于制作光子晶体掩膜层的多光束曝光系统及方法。

为了达到上述的目的，本发明采用如下技术方案：

一种可用于制作光子晶体掩膜层的多光束曝光系统，其特征在于，包括沿着主光轴方向由前至后依次设置的激光光源、扩束准直系统、分束合光装置以及用于承载晶片的晶片固定装置，所述激光光源发出的光束经所述扩束准直系统后进入所述分束合光装置，所述分束合光装置将接收到的光束分光后再汇集到所述晶片固定装置上。

优选的，所述扩束准直系统与所述晶片固定装置之间沿着主光轴方向设置两个以上的分束合光装置，不同的分束合光装置分出的除沿着主光轴方向的分光束以外的分光束光路的方向均不同。

优选的，所述分束合光装置包括一个设置于主光轴上的X型分光棱镜、两个反射镜以及用于支撑和调节对应的反射镜的角度的反射镜调角装置，两个反射镜分别位于所述X型分光棱的两侧，所述X型分光棱镜将接收到的光束分成三束分光束：两束反射光以及一束透射光，所述两束反射光分别经对应的反射镜反射后传播到晶片固定装置上，所述透射光沿着主光轴方向直接传播到晶片固定装置上或者经位于后方的分束合光装置传播到晶片固定装置，各分光束在晶片固定装置上相遇并交叠。

优选的，所述X型分光棱镜是由四块直角棱镜通过分束膜粘合而成的立方体。

优选的，所述分束膜将入射光束按1：1的比例分成透射光和反射光。

优选的，所述反射镜为宽带介质膜高反射镜，其对可见光及紫外光具有高反射性。

优选的，所述反射镜调角装置能够实现反射镜上下左右180度调角。

优选的，每条分束光路中设有电动快门。

优选的，每条分光束路中分别设有光强衰减器。

优选的，所述光强衰减器能够连续改变光强。

优选的，所述X型分光棱镜与对应的反射镜之间分别设置对应的电动快门和对应的光强衰减器，所述晶片固定装置和相邻的X型分光棱镜之间也设置对应的电动快门和对应的光强衰减器，所述电动快门和对应的光强衰减器的前后位置分别能够互换。

优选的，所述激光光源是固体激光器、或气体激光器、或半导体激光器、或单个激光器、或多个激光器组合而成的光源、或可见光激光器、或不可见光激光器。

优选的，所述扩束准直系统包括沿着主光轴方向由前至后依次设置扩束镜和准直镜。