專利名稱：一種光微加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是當(dāng)今微電子加工領(lǐng)域的技術(shù)瓶頸，主要應(yīng)用于大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的光刻工藝。
背景技術(shù)：
當(dāng)今美國的光刻工藝水平最高，INTEL.AMD芯片光刻工藝具代表性，日本在此領(lǐng)域也有相當(dāng)水平，如能制作高精度CCD芯片。說明內(nèi)容美日在微電子領(lǐng)域遙遙領(lǐng)先于中國，在光刻技術(shù)上對中國采用嚴(yán)格的技術(shù)封鎖，本發(fā)明徹底打破了美日在微電子光刻技術(shù)的技術(shù)壟斷。本發(fā)明在下文中著重光刻技術(shù)上微小光斑的制作形成，然后在具體實施方式
中簡要介紹計算機CPU芯片和攝像機CCD芯片的光刻工藝。光刻技術(shù)上nm級微小光斑的制作形成極為重要，要制作nm級微小光斑,必須制作特殊的光纖(后文稱之為自聚焦光纖)，自聚焦光纖制作之先要制作特殊的光纖預(yù)制棒，這種光纖預(yù)制棒的折射率分布如附圖1，光纖預(yù)制棒芯部中心點的折射率明顯低于芯部邊緣，從預(yù)制棒芯部中心點到芯部邊緣折射率曲線變化(一般是上升)，一定要保證制棒芯部中心區(qū)域?qū)?yīng)的折射率曲線在整體折射率曲線上是一個明顯的凹陷，目前國際上應(yīng)用的MCVD、PCVD、VAD等光纖預(yù)制棒的制作工藝均能制作出這種光纖預(yù)制棒。由這種光纖預(yù)制棒拉制出的 光纖就是自聚焦光纖，自聚焦光纖從芯部到邊緣的折射率分布如附圖2。而目前光纖應(yīng)用領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的自聚焦透鏡，也是由這種光纖預(yù)制棒拉制而成，只不過自聚焦透鏡的芯部直徑明顯大于自聚焦光纖的芯部直徑，它從芯部到邊緣的折射率分布也如附圖2。自聚焦光纖對在其中傳輸?shù)墓馐忻黠@的收攏作用，光束對在其中傳輸比較復(fù)雜，這里不做詳細(xì)介紹，這里僅給出自聚焦透鏡對光束的作用示意圖，如附圖3，對入射到自聚焦透鏡芯部的小角度入射光束，光線走的是曲線且光線是向中心靠攏的，出射端形成小光斑，從而起到自聚焦作用。將從激光光源出射的光束經(jīng)自聚焦透鏡匯入自聚焦光纖，并不能直接制作出極為微小的光斑，還要采用一些措施，如附圖4，將較長的自聚焦光纖在局部一些地方沿不同的立體角方向多做一些轉(zhuǎn)彎(在不影響光的傳輸情況下)，這樣在光纖中傳輸?shù)墓饩€均為旁軸光線，光束在傳輸過程中不停地被壓細(xì)壓窄，經(jīng)較長傳輸距離后，在自聚焦光纖的出射端就能得到極為微小的光斑。值得一提的是，在自聚焦光纖在局部地方調(diào)節(jié)光纖的彎曲方向及彎曲度，可以微調(diào)出射的極為微小的光斑相對于光纖的出射端纖芯位置，這對多光纖同時實施光刻極為重要。由于這種極為微小的光斑的應(yīng)用具有極大的靈活性，在后文具體實施方式
中將以計算機CPU芯片和攝像機CCD芯片為例介紹這種極為微小的光斑的應(yīng)用。


附圖1表示出制作自聚焦光纖的光纖預(yù)制棒棒芯折射率分布圖，圖中d表棒直徑，Cl1表棒芯直徑，Iitl表棒芯中心點折射率，II1表棒芯最大折射率處折射率，n2表棒包層折射率。附圖2表示出自聚焦光纖折射率分布圖，d2表纖芯直徑，n3表纖芯中心點折射率，n4表纖芯最大折射率處折射率，n5表棒包層折射率，c表包層。附圖3表不出自聚焦透鏡光傳輸不意圖。附圖4表示出自聚焦光纖在傳輸路徑上的安裝狀態(tài)。附圖5表示出用于加工計算機CPU芯片的裸自聚焦光纖排列分布示意圖，圖中I表裸自聚焦光纖。附圖6表示出經(jīng)光刻加工制作出的CCD芯片底板平面示意圖，圖中2表摻雜半導(dǎo)體單兀，3表金屬長條,4表未摻雜半導(dǎo)體區(qū)。附圖7表示出C⑶芯片底板上感光涂層分布示意圖，圖中5表C⑶芯片底板，6表二氧化硅層，7表藍(lán)色感光涂層，8綠色感光涂層，9表紅色感光涂層。附圖8表不出(XD芯片上蓋板平面不意圖，圖中10表金屬長條，11表摻雜半導(dǎo)體單兀，12表未摻雜半導(dǎo)體區(qū)。附圖9表示出用于加工攝像機CPU芯片的裸自聚焦光纖排列分布示意圖，圖中13表表裸自聚焦光纖。
具體實施例方式微小光斑光刻工藝主要應(yīng)用于大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路上，為打破美國日本在計算機CPU和攝像機CXD芯片上的技術(shù)壟斷，在下文中簡要分別介紹出二者的光刻工藝。對計算機CPU芯片上的光刻工藝而言，當(dāng)今計算機CPU芯片上一般都有幾億個晶體管元器件，由于一根自聚焦光纖只能提供一個微小光斑，僅用一根自聚焦光纖對計算機(PU待光刻芯片進(jìn)行光刻，自然時間過長而不現(xiàn)實，要想在幾平方厘米芯片上光刻出幾億個晶體管元器件，自然需要由大量一模一樣的多根自聚焦光纖形成組合，需將多根光纖的各自尾纖剝成裸纖，極為嚴(yán)格整整齊齊地合并成為一個光纖出射組且使各光纖出射端嚴(yán)格位于同一平面上，如附圖5，一個光纖出射組一般有上萬根光纖，各光纖均有明確分工，每一根光纖只負(fù)責(zé)橫縱向光纖裸纖直徑級區(qū)域，在各光纖的入射端配有計算機控制的電光開關(guān)且配有單獨的計算機控制程序(電光開關(guān)控制是否有光線入射)，一個專門的工程師只需負(fù)責(zé)若干根光纖光刻的電路，由一群工程師相互配合完成整個芯片的光刻工藝，整個光纖組是整體作微小進(jìn)動的，它的微小進(jìn)動要融合當(dāng)今機械鐘表技術(shù)與螺旋測微器技術(shù)的微小進(jìn)動制動機構(gòu)實施。對攝像機CXD芯片上的光刻工藝而言，CXD芯片的特點是各個感光單元基本一致，這對光纖組的整齊要求更高，C⑶芯片的制作一般有如下幾個流程:(I)制作C⑶芯片忖低，先在C⑶芯片底板光刻制作出均勻分布的平行金屬條(金屬條之間的間隔即為正方形感光點的邊長)整體上面敷一層二氧化硅，再在其上敷一層半導(dǎo)體，經(jīng)過光刻工藝使各正方形感光點下方成為摻雜點，此即為正方形感光點對應(yīng)的感光電容的一極，平面圖如附圖6。(2)在CXD芯片忖底上敷上一層二氧化硅，再在其上依次涂上藍(lán)、綠、紅三色涂層，如附圖7。(3)制作CXD芯片上蓋，它也是先在底板上制作鋪上極窄的金屬條，再敷上二氧化硅層，再在其上敷上半導(dǎo)體層(此層半導(dǎo)體透光)，同樣通過光刻工藝各感光點對應(yīng)的半導(dǎo)體摻雜點，此即正方形感光點對應(yīng)感光電容的另一極，如附圖8。(注意掃描某一個感光點時上蓋要給相鄰兩根金屬長條通電而忖底上只需一根金屬長條通電。)(4)將上蓋借助高倍顯微鏡對準(zhǔn)蓋上并沾合固定。綜上所述，不可能像制作計算機CPU芯片那樣采用較大規(guī)模的光纖組，由于制作CCD芯片光刻線路簡單，在制作CCD芯片光刻過程中，可長時間將自聚焦光纖出射端直線平移連續(xù)工作，故光纖的平移不需用復(fù)雜的計算機程序控制，這樣可以將多根自聚焦光纖裸尾纖出射端如附圖9嚴(yán)格整齊錯位排開，并利用高倍顯微鏡進(jìn)行綜合定位。整個自聚焦光纖出射組大的移動方向為附圖9中箭頭所示方向，而與之垂直方向僅能作微小進(jìn)動，這樣這種光纖組就能制作高精度CCD芯片。至于軍用衛(wèi)星所用CXD芯片，因為都是采用單色感光，它只是需要比普通CXD芯片更為嚴(yán) 格的光刻工藝。
權(quán)利要求
1.一種自聚焦透鏡，其特征在于:由光纖預(yù)制棒拉制而成，芯部中心折射率低于芯部邊緣折射率，從芯部中心到芯部邊緣折射率曲線變化如附圖2。
2.一種自聚焦光纖，其特征在于:光纖芯部中心折射率低于芯部邊緣折射率，從芯部中心到芯部邊緣折射率曲線變化如附圖2。
3.一種微小光斑的制作方法，其特征在于:將入射光經(jīng)自聚焦透鏡匯入自聚焦光纖，將自聚焦光纖局部地方沿不同方向多作轉(zhuǎn)彎以壓縮光束以致在自聚焦光纖出射端得到微小光斑。
4.一種光刻方法，其特征在于:將多根自聚焦光纖出射端裸纖整齊排列，將各根光纖的入射端由單獨的計算機程序控制的電光開關(guān)控制入射光的進(jìn)入以使各根光纖進(jìn)行各自的光刻，整組光纖進(jìn)行整個電路芯片進(jìn)行光刻。
5.一種光刻方法，其特征在于:將多根自聚焦光纖光纖尾部裸纖出射端整齊錯位排列如附圖9，由 附圖9所示直線平移進(jìn)行光刻。
全文摘要
一種光微加工方法，其特征在于通過自聚焦透鏡和自聚焦光纖制作出極小之光斑，通過一定數(shù)量的自聚焦光纖組合對大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路待加工芯片進(jìn)行光刻加工。在本發(fā)明具體實施方式
中介紹了計算機CPU、攝像機CCD芯片的光刻工藝。
文檔編號G03F7/20GK103246167SQ20121002366
公開日2013年8月14日 申請日期2012年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月3日
發(fā)明者湯浩泉 申請人:湯浩泉