專利名稱：用于陣列式集成電路光刻掃描裝置的線陣光源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種陣列式集成電路光刻掃描裝置用的線陣光源，屬于掃描光學(xué)頭技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種陣列式集成電路光刻系統(tǒng)中線性光源掃描裝置用的掃描光學(xué)頭。
根據(jù)國內(nèi)外檢索結(jié)果，目前沒有任何滿足這種要求的線陣光源解決方案。
本發(fā)明的特征在于，它含有在同一線陣長度內(nèi)依次排列著的下列元件n個(gè)出射光強(qiáng)均勻的半導(dǎo)體激光器，n個(gè)分別會聚該激光器出射光的會聚透鏡，n束分別接收上述透鏡出射光的每束共有m根光纖的光導(dǎo)纖維，m個(gè)由分別來自各個(gè)光纖束的n根光纖排列成直線的線陣光纖頭和每個(gè)線陣光纖頭對應(yīng)的成像透鏡。所述的線陣光纖頭依次含有由來自各個(gè)光纖束的單根光纖排列而成的光纖陣列層，覆蓋在線陣光纖頭上用掩膜制成的光強(qiáng)均勻?qū)?，對?yīng)光纖處呈嚴(yán)格正方形且對所用波長的激光有高透射率而其他區(qū)域則有高吸收率的相位孔徑層。
使用證明它可以達(dá)到預(yù)期目的。
圖2用兩列有間隔的陣列微光源等效實(shí)現(xiàn)線陣光源的光路簡圖。
圖3線陣光纖頭示意圖。
圖4線陣光纖頭剖面圖。
圖5相位孔徑層簡圖。
每束光纖3各取一根按照順序排列成線陣形式，組成一個(gè)線陣光纖頭4，該線陣光纖頭經(jīng)過成像透鏡5后，進(jìn)一步縮小尺寸，成為符合集成電路光刻系統(tǒng)掃描裝置需要的線陣光源。比如光纖3(1)(1)，3(2)(1)，…，3(n)(1)分別來自光纖束3(1)，3(2)，…，3(n)，它們所組成的長度為n的線陣光纖頭經(jīng)過成像透鏡5后所成的像就是線陣光源6(1)。其中每個(gè)線陣光源長度由半導(dǎo)體激光器陣列1的激光器個(gè)數(shù)n決定，線陣光源的個(gè)數(shù)由光纖束3中的光纖根數(shù)m決定。其中m，n都可以根據(jù)具體需要而定。
從光纖纖芯出射的光束其出射角度是在小于全反射角(所用激光從纖芯材料入射到包層材料時(shí)的全反射角)的范圍內(nèi)隨機(jī)分布的，成像透鏡5在縮小微光源尺寸的同時(shí)，也可以根據(jù)需要對微光源的照明角進(jìn)行優(yōu)化。
半導(dǎo)體激光器陣列1采用發(fā)射光強(qiáng)反饋控制和恒溫控制，以獲得出射光強(qiáng)的均勻性；同時(shí)激光器降低功率使用，以延長其使用壽命。
在本實(shí)施例中，半導(dǎo)體激光器采用波長為405nm的藍(lán)光激光器，n＝100，m＝100，光纖數(shù)值孔徑和會聚透鏡2的數(shù)值孔徑一致，為0.1。本裝置可以同時(shí)提供100個(gè)均勻照明、同步控制的線陣光源，每個(gè)線陣光源都是由100×1的方形微光源組成的線陣。
圖3和圖4為為線陣光纖頭的結(jié)構(gòu)簡圖。如圖所示，13為相位孔徑層，14為光強(qiáng)勻化層，15為光纖陣列。16為光纖包層，17為光纖纖芯，18為該光纖對應(yīng)的相位孔徑層上的相位開孔。4(1)，4(2)，…，4(n)表示總共有n根光纖。
用負(fù)性光刻膠制成的光強(qiáng)勻化層14起均化照明光強(qiáng)的作用。用線陣光纖即光纖陣列15的輸出光束，直接對負(fù)性光刻膠曝光一次，得到曝光強(qiáng)度與線陣光纖光強(qiáng)分布一致的掩膜；然后對該掩膜處理，即對該負(fù)性光刻膠進(jìn)行顯影、固化處理，得到一層掩膜，使得該掩膜上原來曝光程度較淺的區(qū)域透射率大一些，反之則小一些。將此掩膜按照曝光位置覆蓋在線陣光纖頭上，就可以起到了均化光強(qiáng)的作用。
在本實(shí)施例中，光纖根數(shù)n＝100，纖芯17直徑40μm，包層16直徑55μm。相位孔徑層13上的通孔18為30μm×30μm的正方形。圖2中成像透鏡6放大倍數(shù)2/3，這樣線陣光源總長度為2mm，其中單個(gè)微光源的大小為20μm×20μm。
圖5為線陣光纖頭4上相位孔徑層13的形狀。圖中，黑色區(qū)域表示該處材料對所用激光有高吸收率，而白色區(qū)域(呈嚴(yán)格正方形)則表示該處材料對所用激光有高透射率。這樣，出射后的單個(gè)光源就具有規(guī)則的正方形形狀。該相位孔徑層可以是用普通相變材料光刻而得到。
由于線陣光源中的每一個(gè)光源都可以通過控制對應(yīng)激光器的開關(guān)來控制其亮滅，本方案的線陣光源在應(yīng)用于集成電路光刻系統(tǒng)時(shí)，在控制程序上和編碼上對單數(shù)個(gè)光點(diǎn)和偶數(shù)個(gè)光點(diǎn)分開控制是容易實(shí)現(xiàn)的，所以本方案的線陣光源可以等效成在同一條直線上。
權(quán)利要求
1.一種陣列式集成電路光刻掃描裝置用的線陣光源，含有許多形狀為嚴(yán)格正方形且出射光強(qiáng)均勻的單個(gè)微光源組成的線陣，其特征在于，它含有在同一線陣長度內(nèi)依次排列著的下列元件n個(gè)出射光強(qiáng)均勻的半導(dǎo)體激光器，n個(gè)分別會聚該激光器出射光的會聚透鏡，n束分別接收上述透鏡出射光的每束共有m根光纖的光導(dǎo)纖維，m個(gè)由分別來自各個(gè)光纖束的n根光纖排列成直線的線陣光纖頭和每個(gè)線陣光纖頭對應(yīng)的成像透鏡。
2.據(jù)權(quán)利要求1的陣列式集成電路光刻掃描裝置用的線陣光源其特征在于所述的線陣光源長度n和線陣光源個(gè)數(shù)m可以相等，也可以不相等，可以根據(jù)需要調(diào)整。
3.據(jù)權(quán)利要求1的陣列式集成電路光刻掃描裝置用的線陣光源其特征在于所述的線陣光纖頭依次含有由來自各個(gè)光纖束的單根光纖排列而成的光纖陣列層，覆蓋在線陣光纖頭上用掩膜制成的光強(qiáng)均勻?qū)樱瑢?yīng)光纖處呈嚴(yán)格正方形且對所用波長的激光有高透射率而其他區(qū)域則有高吸收率的相位孔徑層。
全文摘要
陣列式集成電路光刻掃描裝置用的線陣光源屬于掃描光學(xué)頭技術(shù)領(lǐng)域,其特征在于,它含有:在同一線陣長度內(nèi)依次排列著的下列元件:n個(gè)出射光強(qiáng)均勻的半導(dǎo)體激光器,n個(gè)分別會聚該激光器出射光的會聚透鏡,n束分別接收上述透鏡出射光的每束共有m根光纖的光導(dǎo)纖維,m個(gè)由分別來自各個(gè)光纖束的n根光纖排列成直線的線陣光纖頭和每個(gè)線陣光纖頭對應(yīng)的成像透鏡。m和n可以相等,也可以不相等。所述線陣光纖頭包括:光纖陣列層,覆蓋在線陣光纖頭上用掩膜制成的光強(qiáng)均勻?qū)?對應(yīng)光纖處呈嚴(yán)格正方形且對所用波長的激光有高透射率的相位孔徑層。與原來提出的線陣光源概念相比,本裝置具有更高的照明均勻性、更嚴(yán)格的單個(gè)微光源形狀和更小的單個(gè)微光源尺寸。
文檔編號H04N1/04GK1356595SQ01144580
公開日2002年7月3日 申請日期2001年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月21日
發(fā)明者徐端頤, 齊國生, 蔣培軍, 范曉東, 錢坤 申請人:清華大學(xué)