CN102707583A - 可用于制作光子晶体掩膜层的多光束曝光系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明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。还提供了一种多光束曝光方法。本发明结构简单，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。

Description

可用于制作光子晶体掩膜层的多光束曝光系统及方法

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。

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。

本发明还公开了一种可用于制作光子晶体掩膜层的多光束曝光方法，包括如下步骤：

激光光源发出光束，将所述光束扩束准直,

将扩束准直后的光束分光后汇集到晶片固定装置。

优选的，将该扩束准直后的光束进行两次以上分光后再汇集到晶片固定装置。

优选的，每个分光束光路中分别设有电动快门，用于控制各分光束光路的开启和关闭。

优选的，每个分光束的角度能够进行上下左右180度调整。

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，每个分光束光路中分别设有光强衰减器，用于改变各分光束的光强。

优选的，所述光强衰减器能够连续改变光强。

本发明的有益效果如下：

本发明针对背景技术中提到的技术问题，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，扩大了本发明的应用范围，增强了本发明的功能。

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，进一步扩大了本发明的应用范围，使得本发明的功能进一步扩展。

总的说来，本发明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及方法的有益效果如下：

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

本发明的可用于制作光子晶体掩膜层的多光束曝光系统及方法由以下的实施例及附图给出。

图1是本发明的可用于制作光子晶体掩膜层的多光束曝光系统的实施例一（即三光束曝光系统）的结构示意图；

图2是扩束准直系统的结构示意图；

图3是X型分光棱镜的结构示意图；

图4是晶片支撑架的结构示意图；

图5是可转动的晶片夹持器的结构示意图；

图6是本发明的可用于制作光子晶体掩膜层的多光束曝光系统的实施例二（即五光束曝光系统）的结构示意图；

图7是图6所示的多光束曝光系统的整体结构图的主视图。

图中：1、激光光源，2、扩束准直系统，3、第一分束合光装置，4、晶片固定装置，5、扩束镜，6、准直镜，7、第一X型分光棱镜，8、第一反射镜，9、第二反射镜，10、第一光强衰减器，11、第二光强衰减器，12、第三光强衰减器，13、第一电动快门，14、第二电动快门，15、第三电动快门，16、直角棱镜，17、分束膜，18、第二分束合光装置，19、第二X型分光棱镜，20、第三反射镜，21、第四反射镜，22、第四光强衰减器，23、第五光强衰减器，24、第四电动快门，25、第五电动快门。

具体实施方式

以下将对本发明的可用于制作光子晶体掩膜层的多光束曝光系统及方法作进一步的详细描述。

下面将参照附图对本发明进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。

为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

请参阅图1，图1是本发明的可用于制作光子晶体掩膜层的多光束曝光系统的实施例一（三光束曝光系统）的结构示意图。

本实施例提供的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1、扩束准直系统2、分束合光装置3以及用于承载晶片的晶片固定装置4，也就是说，所述激光光源1位于扩束准直系统2的前面，分束合光装置3位于扩束准直系统2的后面，晶片固定装置4位于整个系统的最后面。所述激光光源1发出的光束经所述扩束准直系统2后进入所述分束合光装置3，所述分束合光装置3将接收到的光束分光后再汇集到所述晶片固定装置4上，每个分束光路中都设有各自的电动快门和光强衰减器。通过有选择地控制其中一个或几个电动快门的开或者关，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，就可以在各分束光交叠的区域得到清晰的亮案条纹，从而实现对晶片各种所需的曝光形式。

较佳的，所述分束合光装置包括一个设置于主光轴上的X型分光棱镜即第一X型分光棱镜7、两个反射镜即第一反射镜8和第二反射镜9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（未图示），两个反射镜分别位于X型分光棱的两侧，所述第一X型分光棱镜7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4上，所述透射光沿着主光轴方向直接传播到晶片固定装置4上，各分光束在晶片固定装置4上相遇并交叠。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，进一步扩大了本发明的应用范围，使得本发明的功能更多。

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4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。即所述第一X型分光棱镜7与第一反射镜8之间设置第一电动快门13和第一光强衰减器10，所述第一X型分光棱镜7与第二反射镜9之间设置第二电动快门14和第二光强衰减器11，所述晶片固定装置4和相邻的第一X型分光棱镜7之间设置第三电动快门15和第三光强衰减器12，上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。

通过控制各光强衰减器（即第一光强衰减器10、第二光强衰减器11和/或第三光强衰减器12）可以调正对应的分光束的强度，从而能在三束分光束的交叠（即汇集）区域得到清晰的亮暗条纹。通过控制各个电动快门（第一电动快门13、第二电动快门14以及第三电动快门15）的开启和关闭，就能够实现对固定在晶片固定装置4上的晶片的双光束曝光或三光束曝光。

较佳的，所述光强衰减器（即第一光强衰减器10、第二光强衰减器11和/或第三光强衰减器12）能够连续改变光强，从而可以实现光强的无极变换。

较佳的，所述反射镜（即第一反射镜8和第二反射镜9）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，从而便于激光光源1的选择和更换。

较佳的，所述反射镜调角装置能够实现反射镜上下左右180度调角。通过反射镜调角装置调节对应的反射镜的角度，可以用于制作不同周期的光子晶体掩膜层。

较佳的，所述激光光源1可以是固体激光器、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。可见，激光光源1的选用范围相当广泛，可以适用于各种光子晶体掩膜层的制作。

请参阅图2，并请结合图1，其中，图2是扩束准直系统的结构示意图，由图2可见，所述扩束准直系统2包括沿着主光轴方向由前至后依次设置扩束镜5和准直镜6。优选的，所述扩束镜5是消球差双凹透镜，所述准直镜6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，所述凸透镜可以是双凸透镜或平凸透镜。如图2所示，由扩束镜5和准直镜6组成的扩束准直系统2可将如图1所示的激光光源1发出的激光束按比例放大，并转变成适合后续各光学器件尺寸大小的平行光束。

请参阅图3，并请结合图1，其中，图3所示是X型分光棱镜即第一X型分光棱镜7的结构示意图，所述X型分光棱镜是由四块直角棱镜16通过分束膜17粘合而成的立方体。

请继续参阅图1，较佳的，所述晶片固定装置4能够沿着主光轴方向前后移动。从而可以便于将晶片调整于各分光束的交叠区域，提高曝光效果。

较佳的，所述晶片固定装置4可以是只具有固定作用的晶片支撑架，也可以是可转动的晶片夹持器。如果可用于制作光子晶体掩膜层的多光束曝光系统只需通过一次曝光就能完成光子晶体掩膜层的制作，可以采用如图4所示的只具有固定作用的晶片支撑架就能满足制作要求。如果需要制作较为复杂的光子晶体掩膜层，则只需将如图4所示的只具有固定作用的晶片支撑架更换为如图5所示的具有转动功能的晶片夹持器，通过多次曝光的形式（即曝光-转动-曝光的重复循环直到完成所需要的光子晶体掩膜层的制作）形成所需要的光子晶体掩膜层。

请继续参阅图1，本实施例的可用于制作光子晶体掩膜层的多光束曝光方法，包括如下步骤：

激光光源1发出光束，将所述光束扩束准直,

将该扩束准直后的光束分光后汇集到晶片固定装置4。

优选的，每个分光束光路中分别设有电动快门，用于控制各分光束光路的开启和关闭。通过有选择地控制其中一个或几个电动快门的开或者关，就能够实现双光束曝光或三光束曝光。

优选的，每个分光束的角度能够进行上下左右180度调整。通过调整各个分光束的角度，就可以制作出不同周期的光子晶体掩膜层。因而，进一步扩大了本发明的应用范围，使得本发明的功能更多。

优选的，所述晶片固定装置4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。所述晶片固定装置4可以是只具有固定作用的晶片支撑架，也可以是可转动的晶片夹持器。如果可用于制作光子晶体掩膜层的多光束曝光系统只需通过一次曝光就能完成光子晶体掩膜层的制作，可以采用如图4所示的只具有固定作用的晶片支撑架就能满足制作要求。如果需要制作较为复杂的光子晶体掩膜层，则只需将如图4所示的只具有固定作用的晶片支撑架更换为如图5所示的具有转动功能的晶片夹持器，通过多次曝光的形式（即曝光-转动-曝光的重复循环直到完成所需要的光子晶体掩膜层的制作）形成所需要的光子晶体掩膜层。

优选的，每个分光束光路中分别设有光强衰减器，用于改变各分光束的光强。通过控制各个光强衰减器调整各分束光的强度，就可以在各分束光交叠的区域即晶片固定装置4承载晶片的区域得到清晰的亮案条纹，从而实现对晶片各种所需的曝光形式优选的，所述光强衰减器能够连续改变光强。

实施例二

请参阅图6和图7，并请结合图1，其中，图6是本发明的可用于制作光子晶体掩膜层的多光束曝光系统的实施例二（即五光束曝光系统）的结构示意图，图7是图6所示的多光束曝光系统的整体结构图的主视图。

本实施例与实施例一的区别在于：所述扩束准直系统2与所述晶片固定装置4之间沿着主光轴方向设置两个以上的分束合光装置，本实施例中具体是两个分束合光装置，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。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：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4上，所述透射光沿着主光轴方向经位于后方的分束合光装置传播到晶片固定装置4上，各分光束（最多可以是五束分光束）在晶片固定装置4上相遇并交叠。

也就是说，在本实施例是在实施一的基础上，再增加一套分束合光装置即第二分束合光装置18及相应的第四光强衰减器22、第五光强衰减器23和第四电动快门24、第五电动快门25后而组成的五光束的多光束曝光系统。所述增加的第二分束合光装置18包括：第二X型分光棱镜19、第三反射镜20、和第四反射镜21。所述增加的第二分束合光装置18放置于第一分束合光装置3和晶片固定装置4之间。所述第一分束合光装置3分出的透射光经位于后方的第二分束合光装置分光后再汇集到晶片固定装置4，所述第二分束合光装置18分出的透射光经位于后方的分束合光装置传播到晶片固定装置4上，所述第二分束合光装置18中的第二X型分光棱镜19的粘合中心线与第一分束合光装置3中的第一X型分光棱镜7的粘合中心线有非0度的夹角，即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。优先选择的是，两X型分光棱镜的粘合中心线之间的夹角是90度。

本实施例的使用方法如下：

请继续参阅图6和图7，并请结合图1~图5，激光光源1发出的激光束经如图2所示的扩束准直系统中的扩束镜5扩束和准直镜6准直后，变成适合后续光学器件尺寸的平行光束，平行的激光束进入第一分束合光装置3后，首先被如图3所示的第一分束合光装置3中的第一X型分光棱镜7中的分束膜17分成三束，一束透射光、两束反射光。其中，两束反射光分别经第一分束合光装置3中的第一反射镜8和第二反射镜9反射，再分别通过第一光强衰减器10、第一电动快门13和第二光强衰减器11、第二电动快门14后，传播到晶片固定装置4上。其中，一束透射光进入第二分束合光装置18后，首先被如图3所示的第二分束合光装置18中的第二X型分光棱镜19中的分束膜17也分成三束，一束透射光、两束反射光。其中，透射光经第三光强衰减器12和第三电动快门15后，直接传播到晶片固定装置4上，两束反射光分别经第二分束合光装置18中的第三反射镜20和第四反射镜21反射后，再分别通过第四光强衰减器22、第四电动快门24和第五光强衰减器23、第五电动快门25后，也传播到晶片固定装置4上，五束分光束在晶片固定装置4上相遇并交叠。通过控制各光强衰减器（即第一光强衰减器10、第二光强衰减器11、第三光强衰减器12、第四光强衰减器22和/或第五光强衰减器23）可以调整各束分光束的强度，从而可以在五束分光束的交叠区域得到清晰的亮暗条纹。将需要曝光的晶片固定在晶片固定装置4上五束分光束的交叠区域。通过控制各电动快门（即第一电动快门13、第二电动快门14、第三电动快门15、第四电动快门24和/或第五电动快门25）的开或关就能够实现对固定在晶片固定装置4上的晶片的双光束曝光、三光束曝光、四光束曝光或五光束曝光等；通过控制各反射镜的角度就可以制作出不同周期的光子晶体掩膜层。经过曝光后的晶片，再经显影工艺便能形成各种光子晶体结构的掩膜层；后续再经过ICP刻蚀就能将光子晶体结构转移到衬底或透明导电膜上。

本实施例二提供的可用于制作光子晶体掩膜层的多光束曝光系统可以只通过一次曝光就能完成光子晶体掩膜层的制作，这样只要采用如图4所示的只具有固定作用的晶片支撑架作为如图7中附图标记4所示的晶片固定装置4就能满足制作要求。如果需要制作较为复杂的光子晶体掩膜层，可以将如图4所示的只具有固定作用的晶片支撑架更换为如图5所示的具有转动功能的晶片夹持器，通过多次曝光的形式（即曝光-转动-曝光的重复循环直到完成所需要的光子晶体掩膜层的制作）形成所需要的光子晶体掩膜层。

请继续参阅图6和图7，本实施例的可用于制作光子晶体掩膜层的多光束曝光方法，包括如下步骤：

激光光源1发出光束，将所述光束扩束准直，

将扩束准直后的光束进行两次以上分光后再汇集到晶片固定装置4。

具体的，本实施例中，将该光束进行两次分光后再汇集到晶片固定装置4。

较佳的，每个分光束光路中分别设有电动快门，用于控制各分光束光路的开启和关闭。通过有选择地控制其中一个或几个电动快门的开或者关，就能够实现双光束曝光或三光束曝光。

较佳的，每个分光束的角度能够进行上下左右180度调整。通过调整各个分光束的角度，就可以制作出不同周期的光子晶体掩膜层。因而，进一步扩大了本发明的应用范围，使得本发明的功能更多。

较佳的，所述晶片固定装置4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。所述晶片固定装置4可以是只具有固定作用的晶片支撑架，也可以是可转动的晶片夹持器。如果可用于制作光子晶体掩膜层的多光束曝光系统只需通过一次曝光就能完成光子晶体掩膜层的制作，可以采用如图4所示的只具有固定作用的晶片支撑架就能满足制作要求。如果需要制作较为复杂的光子晶体掩膜层，则只需将如图4所示的只具有固定作用的晶片支撑架更换为如图5所示的具有转动功能的晶片夹持器，通过多次曝光的形式（即曝光-转动-曝光的重复循环直到完成所需要的光子晶体掩膜层的制作）形成所需要的光子晶体掩膜层。

较佳的，每个分光束光路中分别设有光强衰减器，用于改变各分光束的光强。通过控制各个光强衰减器调整各分束光的强度，就可以在各分束光交叠的区域即晶片固定装置4承载晶片的区域得到清晰的亮案条纹，从而实现对晶片各种所需的曝光形式优选的，所述光强衰减器能够连续改变光强。

如果需要制作再为复杂的光子晶体掩膜层，就需要用到本发明所提供的更高级的多光束曝光系统，如七光束曝光系统、九光束曝光系统……等等。

和上述思想类似，在本发明所提供的一种可用于制作光子晶体掩膜层的五光束曝光系统的基础上，再增加第三分束合光装置、第四分束合光装置……等（各分束合光装置中X型分光棱镜的粘合中心线都有非0度的夹角）及相应的电动快门和光强衰减器后就能分别组成更为高级的七光束曝光系统、九光束曝光系统……等。

因而，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。可以选用本发明所提供的三光束曝光系统（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）……等等多光束曝光系统。因而，扩大了本发明的应用范围，强化了本发明的功能。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (23)

1.一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。

2.根据权利要求1所述的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，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。

3.根据权利要求1或2所述的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，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。

4.根据权利要求3所述的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，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。

5.根据权利要求4所述的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，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。

6.根据权利要求3所述的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，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。

7.根据权利要求3所述的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，所述反射镜调角装置能够实现反射镜上下左右180度调角。

8.根据权利要求3所述的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，每条分束光路中设有电动快门。

9.根据权利要求8所述的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，每条分光束路中分别设有光强衰减器。

10.根据权利要求9所述的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，所述光强衰减器能够连续改变光强。

11.根据权利要求8所述的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，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。

12.根据权利要求1所述的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，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。

13.根据权利要求1所述的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，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。

14.根据权利要求13所述的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，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。

15.根据权利要求14所述的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，所述凸透镜是双凸透镜或平凸透镜。

16.根据权利要求1所述的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，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。

17.根据权利要求1所述的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，所述晶片固定装置能够沿着主光轴方向前后移动。

18.一种可用于制作光子晶体掩膜层的多光束曝光方法，其特征在于，包括如下步骤：

激光光源发出光束，将所述光束扩束准直；

将扩束准直后的光束分光后汇集到晶片固定装置。

19.根据权利要求18所述的可用于制作光子晶体掩膜层的多光束曝光方法，其特征在于，将该扩束准直后的光束进行两次以上分光后再汇集到晶片固定装置。

20.根据权利要求18或19所述的可用于制作光子晶体掩膜层的多光束曝光方法，其特征在于，每个分光束光路中分别设有电动快门，用于控制各分光束光路的开启和关闭。

21.根据权利要求20所述的可用于制作光子晶体掩膜层的多光束曝光方法，其特征在于，每个分光束的角度能够进行上下左右180度调整。

22.根据权利要求20所述的可用于制作光子晶体掩膜层的多光束曝光方法，其特征在于，每个分光束光路中分别设有光强衰减器，用于改变各分光束的光强。

23.根据权利要求22所述的可用于制作光子晶体掩膜层的多光束曝光方法，其特征在于，所述光强衰减器能够连续改变光强。

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