可用于制作光子晶体掩膜层的多光束曝光系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种可用于制作光子晶体掩膜层的多光束曝光系统，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，激光光源发出的光束经扩束准直系统后进入分束合光装置，分束合光装置将接收到的光束分光后再汇集到晶片固定装置上。本实用新型专利技术结构简单，其利用光束干涉原理曝光，无需掩膜版，故具有较高的成本优势；其通过控制各电动快门的开关和各反射镜的角度能够实现任意数量光束的多光束曝光，增强系统功能；其既可用于简单的光子晶体的制作，又可通过增加分束合光装置的数量和相应的光强衰减器及电动快门以满足更复杂结构的光子晶体的制作。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术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。
技术介绍
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是本领域技术人员亟待解决的一个技术问题。
技术实现思路
本技术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。为了达到上述的目的，本技术采用如下技术方案—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I :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。优选的，所述扩束镜是消球差双凹透镜，所述准直镜是凸透镜，其中，所述凸透镜的前焦点和所述消球差双凹透镜的前焦点重合。优选的，所述凸透镜是双凸透镜或平凸透镜。优选的，所述晶片固定装置是只具有固定作用的晶片支撑架或者是可转动的晶片夹持器。优选的，所述晶片固定装置能够沿着主光轴方向前后移动。本技术的有益效果如下本技术针对
技术介绍
中提到的技术问题，借用投影仪中光学引擎的结构，并对其进行改造，反向用之，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。通过有选择地控制其中一个或几个电动快门的开关，就能够实现双光束曝光、或三光束曝光；通过控制各个光强衰减器调整各分束光的强度，就可以在分束光交叠的区域得到清晰的亮案条纹，实现对晶片有效曝光。此外，各LED企业可根据所要制作的光子晶体的复杂程度，通过在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不同数量的分束合光装置，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，从而可以选择运用三光束曝光系统(采用一个分束合光装置)、五光束曝光系统(采用两个分束合光装置)、七光束曝光系统(采用三个个分束合光装置)、九光束曝光系统(采用四个分束合光装置)……等等任意多光束曝光系统。因而，扩大了本技术的应用范围，增强了本技术的功能。另外，由于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，因此，可以通过调整各个反射镜的角度，就可以制作出不同周期的光子晶体掩膜层。因而，进一步扩大了本技术的应用范围，使得本技术的功能进一步扩展。总的说来，本技术提供的一种可用于制作光子晶体掩膜层的多光束曝光系统的有益效果如下一、结构简单、价格低廉，使用灵活，易于实现；二、利用光束干涉原理曝光，无需掩膜版，具有较高的成本优势； 三、通过控制各电动快门的开关和各反射镜的角度很容易实现双光束曝光、三光束曝光、四光束曝光、五光束曝光……等等多光束曝光，实现一种设备具有多种功能，可用于制作各种光子晶体结构；四、系统既可以简化、降低成本，用于简单的光子晶体的制作，又可以通过增加分束合光装置的数量和相应的光强衰减器及电动快门对系统进一步升级，以满足将来更复杂结构的光子晶体的制作；五、系统中的晶片固定装置可以在只具有固定作用的晶片支撑架和可转动的晶片夹持器之间灵活选择，以方便用简单的系统，通过单次或多次曝光的方式，形成所需要的光子晶体掩膜层；六、反射镜为宽带介质膜高反射镜，对各种波长具有高反射性，便于激光光源的选择和更换。七、生产过程环保无污染、生产效率较高、便于大批量商业化生产。附图说明本技术的可用于制本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：丁海生，李东昇，马新刚，江忠永，张昊翔，王洋，李超，熊展，章帅，
申请(专利权)人：杭州士兰明芯科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：