CN111694227A - 光控系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光学技术领域，公开一种光控系统及方法，以提高操作的便利性和联动的智能性。本发明系统包括：第一光源模块，用于发出光刻用的激光；开关控制器，用于切换第一光源模块射入偏振控制模块的光路“开”、“关”状态；偏振控制模块，用于获取各像素值与偏振方向的映射关系表；并根据映射关系表调制各像素光刻激光的偏振方向；第二光源模块，用于发出光斑大小校正用但不改变样品光刻信息的可见光，且该可见光为通过显微物镜射向样品、且样品反射的可见光后再经显微物镜返回给用于校正光斑大小的光斑校正模块；位移台，用于承载样品、并根据开关控制器的状态同步切换XY轴的像素位移，以及根据光斑校正模块的指令切换Z轴的像素位移。

Description

光控系统及方法
技术领域
本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种光控系统及方法。
背景技术
光刻技术是芯片制造的底层技术。也可广泛应用于防伪等其他应用场景中。
发明内容
本发明目的在于公开一种光控系统及方法，以提高操作的便利性和联动的智能性。
为达上述目的，本发明公开一种光控系统，包括：
第一光源模块，用于发出光刻用的激光；
开关控制器，位于所述第一光源模块与偏振控制模块之间，用于随光刻像素点的位移变化而同步切换所述第一光源模块射入所述偏振控制模块的光路“开”、“关”状态；
所述偏振控制模块，用于获取各像素值与偏振方向的映射关系表；并在获取当前待刻像素点的像素值后，根据所述映射关系表调制光刻激光的偏振方向；
显微物镜，位于所述偏振控制模块与位移台之间；
第二光源模块，用于发出光斑大小校正用的可见光，且所述可见光为通过所述显微物镜射向样品但不改变所述样品光刻信息的可见光；
光斑校正模块，用于对每个像素点进行光斑校正，并在每次的校正过程中，接收所述样品反射后经所述显微物镜返回的可见光，并判定反射回的可见光的光斑大小是否与目标一致，如果不一致，指令所述位移台调整Z轴位移直至反射光斑大小与目标一致；并在光斑校正后，指令所述开关控制器切换到写入当前像素点的光路的“开”状态；
所述位移台，用于承载样品、并根据所述开关控制器的状态同步切换XY轴的像素位移，以及根据光斑校正模块的指令切换Z轴的像素位移。
为达上述目的，本发明还公开一种光控方法，其特征在于，包括：
以第一光源模块发出光刻用的激光；
以位于所述第一光源模块与偏振控制模块之间开关控制器随光刻像素点的位移变化而同步切换所述第一光源模块射入所述偏振控制模块的光路“开”、“关”状态；
以所述偏振控制模块获取各像素值与偏振方向的映射关系表；并在获取当前待刻像素点的像素值后，根据所述映射关系表调制光刻激光的偏振方向；
并在所述偏振控制模块与位移台之间设置显微物镜；
以第二光源模块发出光斑大小校正用的可见光，且所述可见光为通过所述显微物镜射向样品但不改变所述样品光刻信息的可见光；
以光斑校正模块对每个像素点进行光斑校正，并在每次的校正过程中，接收所述样品反射后经所述显微物镜返回的可见光，并判定反射回的可见光的光斑大小是否与目标一致，如果不一致，指令所述位移台调整Z轴位移直至反射光斑大小与目标一致；并在光斑校正后，指令所述开关控制器切换到写入当前像素点的光路的“开”状态；
以所述位移台承载样品、并根据所述开关控制器的状态同步切换XY轴的像素位移，以及根据光斑校正模块的指令切换Z轴的像素位移。
本发明具有以下有益效果：
由于通常的样品光刻面上各像素点的三维结构各异，在激光直写过程中，基于显微物镜对样品在位移台带动作用下各像素之间的光斑差异进行放大，通过可见光的光斑校正，可便捷确保光刻光斑的大小也随样品三维结构的变化而保持一致，便于光刻信息的解码和识别。且可见光光路与光刻光路共用一套显微物镜，降低系统成本的同时更确保了光斑校准的精度。
下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明实施例公开的光控系统的结构框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例一
本实施例公开一种光控系统，如图1所示，包括：
第一光源模块1，用于发出光刻用的激光。
开关控制器2，位于第一光源模块与偏振控制模块之间，用于随光刻像素点的位移变化而同步切换第一光源模块射入偏振控制模块的光路“开”、“关”状态。
偏振控制模块3，用于获取各像素值与偏振方向的映射关系表；并在获取当前待刻像素点的像素值后，根据映射关系表调制光刻激光的偏振方向。
该映射关系表中像素值可以取像素的灰度值，也可以取RGB的分量。通常像素值的取值范围为【0,255】，偏振方向的取值范围可为【0,180】度，为便于计算并提高数据处理的效率，且该映射关系优选成严格的正比例关系。在实际部署中，若偏振方向最大值与最小值之间的间隔小于180度，只要其与像素值的取值范围满足正比例关系或一一对应的关系，也可以达成同样的目标，都属于本发明的保护范围。
本实施例的偏振控制模块可以是以机械驱动旋转的偏振片。作为一种变形，本实施例的所述偏振控制模块也可以包括偏振片及以机械驱动旋转的波片，所述波片位于所述偏振片与所述显微物镜之间。优选地，所述偏振控制模块包括电控方式控制的电光晶体。通过电压的改变以改变出射光束的偏振态。
显微物镜4，位于偏振控制模块与位移台5之间。
第二光源模块7，用于发出光斑大小校正用的可见光，且可见光为通过显微物镜射向样品但不改变样品光刻信息的可见光。
光斑校正模块6，用于对每个像素点进行光斑校正，并在每次的校正过程中，接收样品反射后经显微物镜返回的可见光，并判定反射回的可见光的光斑大小是否与目标一致，如果不一致，指令位移台调整Z轴位移直至反射光斑大小与目标一致；并在光斑校正后，指令开关控制器切换到写入当前像素点的光路的“开”状态。
位移台，用于承载样品、并根据开关控制器的状态同步切换XY轴的像素位移，以及根据光斑校正模块的指令切换Z轴的像素位移。
优选地，本实施例中的开关控制器及偏振控制模块还用于同步以像素大小的行或列为预存单位进行数据获取；且偏振控制模块设置有切换频率能与预存单位相配套的电光晶体以电控方式调制光刻激光的偏振方向。藉此，相比于以机械驱动偏振片旋转的方式，可大幅提高光刻效率。
优选地，本实施例在显微物镜与偏振控制模块之间设置有二向色镜；该二向色镜用于透射光刻激光、并搭建光斑校正模块所需的可见光的反射光路；其中，可见光光轴与光刻激光的光轴相偏离，以此有效避免可见光与光刻激光之间的互相影响。藉此，本实施例将可见光光路与光刻光路共用一套显微物镜，降低系统成本的同时更确保了光斑校准的精度。
优选地，本实施例还可以在第一光源模块与偏振控制模块之间设置有光束整形组件，相关的整形处理包括但不限于扩束、缩束、准直等处理中的一种或任意组合。
实施例二
与上述系统相对应的，本实施例公开一种光控方法，包括：
以第一光源模块发出光刻用的激光。
以位于第一光源模块与偏振控制模块之间开关控制器随光刻像素点的位移变化而同步切换第一光源模块射入偏振控制模块的光路“开”、“关”状态。
以偏振控制模块获取各像素值与偏振方向的映射关系表；并在获取当前待刻像素点的像素值后，根据映射关系表调制光刻激光的偏振方向。
并在偏振控制模块与位移台之间设置显微物镜。
以第二光源模块发出光斑大小校正用的可见光，且可见光为通过显微物镜射向样品但不改变样品光刻信息的可见光。
以光斑校正模块对每个像素点进行光斑校正，并在每次的校正过程中，接收样品反射后经显微物镜返回的可见光，并判定反射回的可见光的光斑大小是否与目标一致，如果不一致，指令位移台调整Z轴位移直至反射光斑大小与目标一致；并在光斑校正后，指令开关控制器切换到写入当前像素点的光路的“开”状态。其中，在光斑大小校正之前需标定各像素统一的光斑大小目标。
以位移台承载样品、并根据开关控制器的状态同步切换XY轴的像素位移，以及根据光斑校正模块的指令切换Z轴的像素位移。
优选地，本实施例方法还包括：开关控制器及偏振控制模块同步以像素大小的行或列为预存单位进行数据获取；且偏振控制模块设置有切换频率能与预存单位相配套的电光晶体以电控方式调制光刻激光的偏振方向。
优选地，本实施例方法还包括：在显微物镜与偏振控制模块之间设置二向色镜，以二向色镜透射光刻激光、并搭建光斑校正模块所需的可见光的反射光路；其中，可见光光轴与光刻激光的光轴相偏离。
优选地，本实施例方法还包括：
在第一光源模块与偏振控制模块之间设置有光束整形组件，并以光束整形组件对第一光源模块所发出的光刻激光进行光束整形处理。
综上，本发明上述各实施例所分别公开的光控系统及方法，至少具有以下有益效果：
由于通常的样品光刻面上各像素点的三维结构各异，在激光直写过程中，基于显微物镜对样品在位移台带动作用下各像素之间的光斑差异进行放大，通过可见光的光斑校正，可便捷确保光刻光斑的大小也随样品三维结构的变化而保持一致，便于光刻信息的解码和识别。且可见光光路与光刻光路共用一套显微物镜，降低系统成本的同时更确保了光斑校准的精度。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种光控系统，其特征在于，包括：
第一光源模块，用于发出光刻用的激光；
开关控制器，位于所述第一光源模块与偏振控制模块之间，用于随光刻像素点的位移变化而同步切换所述第一光源模块射入所述偏振控制模块的光路“开”、“关”状态；
所述偏振控制模块，用于获取各像素值与偏振方向的映射关系表；并在获取当前待刻像素点的像素值后，根据所述映射关系表调制光刻激光的偏振方向；
显微物镜，位于所述偏振控制模块与位移台之间；
第二光源模块，用于发出光斑大小校正用的可见光，且所述可见光为通过所述显微物镜射向样品但不改变所述样品光刻信息的可见光；
光斑校正模块，用于对每个像素点进行光斑校正，并在每次的校正过程中，接收所述样品反射后经所述显微物镜返回的可见光，并判定反射回的可见光的光斑大小是否与目标一致，如果不一致，指令所述位移台调整Z轴位移直至反射光斑大小与目标一致；并在光斑校正后，指令所述开关控制器切换到写入当前像素点的光路的“开”状态；
所述位移台，用于承载样品、并根据所述开关控制器的状态同步切换XY轴的像素位移，以及根据光斑校正模块的指令切换Z轴的像素位移。
2.根据权利要求1所述的光控系统，其特征在于，所述开关控制器及所述偏振控制模块还用于同步以像素大小的行或列为预存单位进行数据获取；且所述偏振控制模块设置有切换频率能与所述预存单位相配套的电光晶体以电控方式调制光刻激光的偏振方向。
3.根据权利要求2所述的光控系统，其特征在于，在所述显微物镜与所述偏振控制模块之间设置有二向色镜；
所述二向色镜用于透射光刻激光、并搭建所述光斑校正模块所需的可见光的反射光路；
其中，所述可见光光轴与光刻激光的光轴相偏离。
4.根据权利要求3所述的光控系统，其特征在于，在所述第一光源模块与所述偏振控制模块之间设置有光束整形组件。
5.一种光控方法，其特征在于，包括：
以第一光源模块发出光刻用的激光；
以位于所述第一光源模块与偏振控制模块之间开关控制器随光刻像素点的位移变化而同步切换所述第一光源模块射入所述偏振控制模块的光路“开”、“关”状态；
以所述偏振控制模块获取各像素值与偏振方向的映射关系表；并在获取当前待刻像素点的像素值后，根据所述映射关系表调制光刻激光的偏振方向；
并在所述偏振控制模块与位移台之间设置显微物镜；
以第二光源模块发出光斑大小校正用的可见光，且所述可见光为通过所述显微物镜射向样品但不改变所述样品光刻信息的可见光；
以光斑校正模块对每个像素点进行光斑校正，并在每次的校正过程中，接收所述样品反射后经所述显微物镜返回的可见光，并判定反射回的可见光的光斑大小是否与目标一致，如果不一致，指令所述位移台调整Z轴位移直至反射光斑大小与目标一致；并在光斑校正后，指令所述开关控制器切换到写入当前像素点的光路的“开”状态；
以所述位移台承载样品、并根据所述开关控制器的状态同步切换XY轴的像素位移，以及根据光斑校正模块的指令切换Z轴的像素位移。
6.根据权利要求5所述的光控方法，其特征在于，还包括：
所述开关控制器及所述偏振控制模块同步以像素大小的行或列为预存单位进行数据获取；且所述偏振控制模块设置有切换频率能与所述预存单位相配套的电光晶体以电控方式调制光刻激光的偏振方向。
7.根据权利要求5或6所述的光控方法，其特征在于，还包括：
在所述显微物镜与所述偏振控制模块之间设置二向色镜，以所述二向色镜透射光刻激光、并搭建所述光斑校正模块所需的可见光的反射光路；其中，所述可见光光轴与光刻激光的光轴相偏离。
8.根据权利要求7所述的光控方法，其特征在于，还包括：
在所述第一光源模块与所述偏振控制模块之间设置有光束整形组件，并以所述光束整形组件对所述第一光源模块所发出的光刻激光进行光束整形处理。
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