[實用新型]模塊化的激光直刻裝置

無效

• 申請號: 200720072320.3
• 申請日: 2007-07-10
• 公開（公告）號: CN201063094Y
• 公開（公告）日: 2008-05-21
• 發明（設計）人: 范永濤;徐文東
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;B23K26/06;B23K26/08
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司
• 代理人: 張澤純

技術領域

本實用新型涉及納米加工領域，特別是一種模塊化的激光直刻裝置。

背景技術

目前正沿著紫外-深紫外-極紫外的技術路線快速地發展光刻技術，在一定程度上滿足了微納器件的特征尺度進一步縮小的要求。然而，由于產品的個性化、小批量和更新周期變短所導致的掩模費用占總成本比例不斷飛升的問題，仍然困擾著半導體行業。

納米無掩模光刻技術是一種無需掩模的光刻技術，在計算機的控制下可直接在光或熱阻薄膜材料上形成數十納米級任意形狀的納米構造，通過模式反轉技術可獲得導體、半導體和絕緣體的相應構造，可以在納米電極、納米電路、生物醫療納米器件、超大規模電路的納米特征尺度掩膜、微電子機械系統(MEMS)器件、二元光學器件等領域獲得廣泛應用。納米無掩模光刻技術迎合了微納器件制造的發展趨勢，能克服目前光刻技術由于掩模成本不斷增加所帶來的困難。

在先技術中，有一種激光直接寫入式集成電路制造系統(參見發明專利“激光直接寫入式集成電路制造系統”，申請號：911016414)。該系統中采用旋轉多棱鏡改變光路的方向，而后通過f-θ透鏡將光束會聚成光點進行掃描刻寫。該系統有相當的優點，但應用范圍較為狹窄，僅能用在集成電路制造中，此外還有如下不足：

1、f-θ透鏡系統的掃描范圍大時，聚焦光點也較大；聚焦光點小時，掃描范圍也小，二者無法兼顧，限制了此系統的應用范圍。

2、系統中沒有自動聚焦模塊，難以保證樣品表面始終位于物鏡焦深范圍內，繼而無法保證刻寫精度。

發明內容

本實用新型的目的在于克服上述在先技術的不足，提供一種模塊化的激光直刻裝置，它應具有模塊化程度高、加工周期短、靈活性高、適用范圍廣、加工精度高和擴展性強等特點。

本實用新型的基本構思是：

一種模塊化的激光直刻裝置，整套裝置采用模塊化設計，由激光調制模塊、光點掃描模塊、激光功率檢測模塊、自動聚焦模塊、控制和檢測模塊構成。系統將激光器發出的平行激光會聚成光點聚焦在待刻寫的樣品表面，在控制射向樣品表面的激光強度的同時控制樣品移動，即可在樣品表面形成具有灰度分布的二維圖形。

本實用新型的技術解決方案如下：

一種模塊化的激光直刻裝置，其特征在于它由激光調制模塊、光點掃描模塊、激光功率檢測模塊、自動聚焦模塊和控制檢測模塊構成：

所述的激光調制模塊包括激光器和置于該激光器的出射激光方向上的聲光調制器、第一偏振分光鏡、第一四分之一波片、擴束鏡，其中第一四分之一波片的長軸方向和入射光的偏振方向成45°，第一偏振分光鏡和第一四分之一波片構成光隔離器；

所述的光點掃描模塊包括光譜分光鏡、物鏡壓電陶瓷驅動器、顯微物鏡、待寫樣品、二維納米平臺和一維電動平移臺，所述的顯微物鏡固定在所述的物鏡壓電陶瓷驅動器上，待寫樣品固定在所述的二維納米平臺上，該二維納米平臺又固定在一維電動平移臺上；

所述的激光功率檢測模塊包括會聚透鏡和光功率探測器；

所述的自動聚焦模塊由半導體激光器、第二四分之一波片、第二偏振分光鏡、濾光片、球面會聚透鏡、柱面會聚透鏡和四象限光電探測器組成，所述的第二四分之一波片、第二偏振分光鏡、濾光片、球面會聚透鏡、柱面會聚透鏡和四象限光電探測器與所述的光譜分光鏡(201)、顯微物鏡、待寫樣品同光軸；

所述控制和檢測模塊包括一臺計算機，該計算機的輸入端分別與光功率探測器的輸出端和四象限光電探測器的輸出端相連，該計算機的輸出端分別與激光器、聲光調制器、物鏡壓電陶瓷驅動器、一維電動平移臺和二維納米平臺的控制端相連。

其中光譜分光鏡對激光器發出的激光具有高反射率，而對其它波長的光為高透過率，顯微物鏡固定在物鏡壓電陶瓷驅動器上，物鏡壓電陶瓷驅動器可延光路方向進行納米精度的移動。樣品平臺固定在二維納米平臺上，而二維納米平臺又固定在一維電動平移臺上。二維納米平臺在計算機的控制下可在垂直于光路方向的平面內作納米精度的二維運動。一維電動平臺在計算機的控制下可沿光路方向做較大范圍移動，以方便樣品的裝夾。該模塊將刻寫用的激光束在樣品表面會聚成光點，并控制樣品沿既定路線運動，實現光點在樣品表面的掃描。

所述激光功率檢測模塊包括會聚透鏡和光功率探測器。其中功率探測器與計算機相連，表征光功率的電信號被計算機所采集。該模塊監測透過光譜分光鏡的少量激光的功率，并將其作為光譜分光鏡反射的刻寫激光的功率取樣，計算機采集該信號之后反饋控制激光器的輸出功率，實現射向樣品表面的激光功率保持穩定的目的。