專利名稱：：一種利用脈沖激光精確控制曝光時(shí)間的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明是一種利用脈沖激光精確控制曝光時(shí)間的方法，用于光學(xué)曝光加工等微細(xì)加工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：隨著微納光機(jī)電系統(tǒng)的不斷發(fā)展，微小器件的快速精密加工制造已經(jīng)成為其中的關(guān)鍵技術(shù)。利用光學(xué)曝光光敏膠的方法，不但是大規(guī)模集成電路生產(chǎn)中的主要技術(shù)，也是微光機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)的主要加工手段，可以制作大面積和批量的微納器件，而備受人們關(guān)注。超大規(guī)模集成電路技術(shù)追求的是光學(xué)曝光的極限分辨率，而微系統(tǒng)或MEMS技術(shù)追求的是光學(xué)曝光的另一個(gè)極端，即超厚膠曝光。近年來，微細(xì)
技術(shù)領(lǐng)域：
在這些方面取得了巨大的飛躍，利用"波前工程"技術(shù)不斷地突破傳統(tǒng)光刻分辨率(如專利EP1001311A1)，而LIGA技術(shù)(LIGA是德文Lithographie，Galanoformung禾口Abformung三個(gè)詞，即光刻、電鑄和注塑的縮寫，是一種基于X射線光刻技術(shù)的MEMS加工技術(shù))(如專利TW288950-B1)在高深寬比結(jié)構(gòu)的制造加工中也初見成效。人們發(fā)現(xiàn)，光敏膠吸收的曝光劑量即總的有效曝光時(shí)間對(duì)形成的微細(xì)結(jié)構(gòu)的尺寸也是至關(guān)重要的。而在傳統(tǒng)的利用曝光方法進(jìn)行曝光時(shí)間或者曝光劑量的控制上主要依賴于各種快門，通常機(jī)械快門大于微秒量級(jí)。隨著，微納制造對(duì)器件的精度的要求不斷提高，對(duì)曝光劑量和曝光時(shí)間的控制要求也不斷提高，傳統(tǒng)的快門方法已經(jīng)不能夠?qū)崿F(xiàn)更高精度的曝光時(shí)間的控制。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有的曝光加工方法在曝光時(shí)間精度上存在的困難，提出了一種利用脈沖激光精確控制曝光時(shí)間的方法，以實(shí)現(xiàn)曝光時(shí)間更精密的控制。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案。本方法包括以下步驟:將待曝光用樣品固定在平移臺(tái)上，脈沖激光器發(fā)出的脈沖激光通過光路系統(tǒng)后作用在曝光用樣品上，通過控制脈沖激光的脈沖持續(xù)時(shí)間即脈寬來控制曝光時(shí)間。所述的脈沖激光器為毫秒級(jí)激光器、微秒級(jí)激光器、納秒級(jí)激光器、皮秒級(jí)激光器或飛秒級(jí)激光器?，F(xiàn)有的飛秒(10—15s)級(jí)激光器、皮秒級(jí)激光器、納秒級(jí)激光器、微秒級(jí)激光器和毫秒(10—3s)級(jí)激光器，充分利用了多種不同的激光技術(shù)如調(diào)Q技術(shù)或者鎖模技術(shù)等，使得激光在時(shí)域上得到了不同的特征持續(xù)時(shí)間，而這種特征持續(xù)時(shí)間非常地短，甚至達(dá)到了飛秒量級(jí)，這是人類現(xiàn)在所能實(shí)現(xiàn)的最小時(shí)間量級(jí)的控制。在掩模曝光中，當(dāng)對(duì)曝光量的精確度要求極高時(shí)，如需要達(dá)到飛秒量級(jí)的曝光時(shí)間的控制，可以利用飛秒脈沖，通過控制飛秒脈沖的脈沖個(gè)數(shù)實(shí)現(xiàn)劑量的精確控制；需要納秒量級(jí)的曝光量時(shí)利用納秒激光進(jìn)行曝光，以此類推可以獲得小于毫秒量級(jí)的各種曝光時(shí)間的控制。本發(fā)明和現(xiàn)在的曝光時(shí)間的控制方法相比，它的特點(diǎn)在于充分利用了光源自身的短時(shí)間特性，通過控制單脈沖的持續(xù)時(shí)間和脈沖個(gè)數(shù)實(shí)現(xiàn)曝光時(shí)間的精確控制，可以用于要求對(duì)曝光時(shí)間進(jìn)行極高精度控制微細(xì)加工領(lǐng)域。圖1利用脈沖激光曝光的示意圖圖中1、激光光源系統(tǒng)(包含特征脈寬不同的毫秒脈沖、納秒脈沖、皮秒脈沖和飛秒脈沖)，2、光閘，3、光束整形器件，4、曝光器件，5、曝光用樣品，6、平移臺(tái)。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明本實(shí)施例中的曝光系統(tǒng)包括激光光源系統(tǒng)(包含特征脈寬不同的毫秒脈沖、納秒脈沖、皮秒脈沖和飛秒脈沖)1、光閘2、光束整形器件3、曝光器件4、曝光用樣品5、和平移臺(tái)6。將曝光用樣品5固定在平移臺(tái)6上，激光光源系統(tǒng)1發(fā)出的激光，通過光路系統(tǒng)后作用在曝光用樣品5上，通過控制脈沖激光的脈沖持續(xù)時(shí)間即脈寬來控制曝光時(shí)間。也可以通過單個(gè)脈沖或者多發(fā)脈沖的聯(lián)合實(shí)現(xiàn)對(duì)曝光時(shí)間的可控調(diào)節(jié)。本實(shí)施例中的光路系統(tǒng)包括沿光的傳播方向依次設(shè)置的光閘2、光束整形器件3和曝光器件4。本實(shí)施例中利用納秒355nm脈沖激光曝光劑量(曝光劑量指脈沖的特征時(shí)間乘以施加的脈沖個(gè)數(shù)即總的曝光時(shí)間)的精確控制，曝光物質(zhì)為SU8光敏膠(使用的膠厚度為280ym)，通過掩模直接曝光，曝光能量為0.62毫焦/脈沖，曝光劑量通過脈沖個(gè)數(shù)和脈寬進(jìn)行控制，激光脈寬為10ns，通過顯影定影后得到的曝光深度與曝光劑量的關(guān)系如下:<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>在掩模曝光中，當(dāng)對(duì)曝光量的精確度要求極高時(shí)，如需要達(dá)到飛秒量級(jí)的曝光時(shí)間的控制，可以利用飛秒級(jí)的脈沖激光器，通過控制飛秒脈沖的脈沖個(gè)數(shù)實(shí)現(xiàn)劑量的精確控制；需要納秒量級(jí)的曝光量時(shí)利用納秒級(jí)的激光器進(jìn)行曝光，以此類推可以獲得小于毫秒量級(jí)的各種曝光時(shí)間的控制。權(quán)利要求1、一種利用脈沖激光精確控制曝光時(shí)間的方法，其特征在于將待曝光用樣品固定在平移臺(tái)上，脈沖激光器發(fā)出的脈沖激光通過光路系統(tǒng)作用在曝光用樣品上，通過控制脈沖激光的脈沖持續(xù)時(shí)間即脈寬來控制曝光時(shí)間。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種利用脈沖激光精確控制曝光時(shí)間的方法，其特征在于所述的脈沖激光器為毫秒級(jí)激光器、微秒級(jí)激光器、納秒級(jí)激光器、皮秒級(jí)激光器或飛秒級(jí)激光器。全文摘要本發(fā)明是一種利用脈沖激光精確控制曝光時(shí)間的方法，用于微細(xì)加工
技術(shù)領(lǐng)域：
。在曝光加工領(lǐng)域中隨著對(duì)加工精度的要求不斷提高，對(duì)曝光時(shí)間或曝光劑量的控制要求越來越高，傳統(tǒng)的機(jī)械快門控制曝光時(shí)間或者曝光劑量的方法很難滿足對(duì)極小曝光劑量的要求。本發(fā)明利用脈沖激光進(jìn)行曝光時(shí)間的控制，使得對(duì)曝光時(shí)間的控制精確到了飛秒量級(jí)，結(jié)合多脈沖技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)從飛秒量級(jí)到秒量級(jí)的曝光時(shí)間的精確控制。文檔編號(hào)H01S3/00GK101382741SQ200810224500公開日2009年3月11日申請(qǐng)日期2008年10月17日優(yōu)先權(quán)日2008年10月17日發(fā)明者劉世炳,宋海英,黃永光申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)