光刻曝光系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光刻领域，特别涉及一种光刻曝光系统。
【背景技术】
[0002]发光二级管(LED)由于其节能、环保、长寿命的特性引起了人们的广泛关注，是未来社会所需要的新型照明光源。其中，GaN基LED作为蓝光照明材料，其优势尤其明显，然而目前的GaN基LED因亮度太低还无法广泛应用。其主要根源是器件的内量子效率和光提取效率很低，光提取效率低主要原因是，GaN材料与外界材料的折射率相差很大，存在界面全反射作用，LED发射的大部分光在界面被反射回来，形成波导光被困在器件内部，经过多次反射最终被半导体吸收，转化为热能。
[0003]目前，本领域技术人员采用的方法是在蓝宝石衬底上制作二维结构，然后生长GaN材料制作成LED器件。研究表明，这种方法同时具有提高内量子效率和提取效率的效果。但是在这种方法中，衬底图形的制作大多采用半导体工艺的光刻法，即:先将图形制作在衬底表面的遮挡层上，然后用干刻法或湿刻法将图形转移到蓝宝石衬底上，采用光刻曝光的方法必须先制作光刻掩模版，而一块光刻掩模版只能对应一个周期的结构，不利于不同周期的衬底结构制作，此外，光刻工艺分辨率比较低，不利于小周期图形的制作。
【发明内容】
[0004]本发明目的在于提供一种结构简单，能够实现无掩模，灵活调整图形结构的光刻曝光系统。
[0005]为解决上述技术问题，本发明提供一种光刻曝光系统，沿光传播方向依次包括:相干光源、分光光学元件、扩束系统、微透镜阵列、可变聚焦透镜以及载有曝光片的工作台；其中，相干光源产生入射光，经分光光学元件分成若干束相干光束，相干光束经扩束系统扩束后入射到微透镜阵列，再次被分解成多束子光源，多束子光源进入可变聚焦透镜后聚焦到曝光片上，并在曝光片上发生干涉，并形成第一点阵和第二点阵；所述第一点阵满足以下公式:Lm= λ *Flens/P ;所述第二点阵满足以下公式:Lp=Fml* β =Fml* a /N ;其中Lm为第一点阵间隔，F1■为可变聚焦透镜的焦距，P为微透镜阵列中的每个子孔径的周期，λ为常数；Lp为第二点阵间隔；Fml为微透镜阵列中的每个子孔径的焦距，β为通过扩束系统后光束的角度间隔，α为经分光光学元件后的光的角度间隔；N为扩束系统的收缩倍数。
[0006]作为优选，整个曝光视场A满足以下公式:A=Lm*Lm/ ( λ *Fml)。
[0007]作为优选，所述相干光源米用UV光源。
[0008]作为优选，所述相干光源产生的入射光经一扩束器进入所述分光光学元件。
[0009]作为优选，所述微透镜阵列包括第一组微透镜阵列和第二组微透镜阵列，两组微透镜阵列之间的间隔可以进行调节，以便调节曝光视场的大小。当然，如果不需要调节视场大小，也可以直接使用一个微透镜阵列。微透镜阵列有两种作用，一是起到分光的作用，另外是起到匀光作用，这样经过微透镜阵列和可变聚焦透镜后，能够形成规则的均匀阵列孔。
[0010]作为优选，所述微透镜阵列采用2面柱面、单面球面或双面球面的形式。
[0011]作为优选，所述微透镜阵列采用方形或六角形。
[0012]作为优选，所述分光光学元件采用ROE光学元件或DOE光学元件。
[0013]作为优选，所述扩束系统采用变焦扩束器，所述变焦扩束器的放大倍数可以灵活的调节，以便调节从分光光学元件出射的子光束角度。
[0014]作为优选，所述曝光片设置在所述可变聚焦透镜的焦面上。
[0015]与现有技术相比，本发明具有以下优点:本发明的光刻曝光系统结构简单，无掩模，能够实现灵活调整图形结构；并且，由于采用无掩模的方式，系统中的所有能量基本都能被利用，所以光源的利用率更高，另外可变聚焦透镜的设计比投影物镜的设计更简单，可以实现整个曝光片的一次性曝光。采用本发明的光刻曝光系统进行的PSS工艺，与传统光刻法在蓝宝石衬底上制作二维光子晶体图形相比，具有光学系统简单、制作过程快速、能用一次曝光制作大面积光子晶体图形等优点，此外，还能靠调整光路参数来实现不同周期图形的制作，有效降低了制作成本。
【附图说明】
[0016]图1为本发明一实施例中光刻曝光系统的结构不意图；
[0017]图2为本发明一实施例微透镜结构示意图；
[0018]图3为本发明一实施例微透镜干涉点阵和分光光学元件形成的点阵图。
[0019]图中:101-相干光源、102-分光光学兀件、103-扩束系统、104-微透镜阵列、1041-第一组微透镜阵列、1042-第二组微透镜阵列、105-可变聚焦透镜、106-曝光片。
【具体实施方式】
[0020]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细的说明。需说明的是，本发明附图均采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0021]如图1所示，本发明的光刻曝光系统，沿光传播方向依次包括:相干光源101、分光光学元件102、扩束系统103、微透镜阵列104、可变聚焦透镜105以及载有曝光片106的工作台。
[0022]请继续参照图1，本实施例中，相干光源101采用波长λ为355nm的UV光源，产生入射光束，经过所述分光光学元件102。
[0023]分光光学元件102采用二元光学的方法，将入射光束变为多束等角度间隔、等光强分布的出射光束，设角度间隔为α，经过扩束系统103。
[0024]较佳的，所述扩束系统103采用调节收缩倍数的变焦扩束器。因此，扩束系统103能够将入射光的角度和宽度按照一定的比例进行放大或收缩，设扩束系统103的收缩倍数为N，通过扩束系统103后光束的角度间隔β = a /N ;由于N可以调节，所以分光光学元件102分出出射光束的角度间隔α经扩束系统103后也可以进行调节。
[0025]以其中一束为例，该光束经过微透镜阵列104后，被分解成多束子光源，这些多束子光源进入可