[发明专利]三维微纳结构光刻系统及其方法

说明书

一种三维微纳结构光刻系统，包括数字掩模装置、空间光调制器、投影物镜和工作台，其中：数字掩模装置与空间光调制器电性连接，投影物镜设置于空间光调制器与工作台之间，工作台用于固定待光刻的基片；数字掩模装置用以生成数字掩模，数字掩模包括图形曝光区，数字掩模装置将数字掩模上传至空间光调制器，空间光调制器用以显示数字掩模，光经过空间光调制器上的图形曝光区后射向投影物镜，图形曝光区的高度与曝光剂量呈正比；投影物镜将图形光投影在基片上，工作台驱使基片在平面内沿设定路径移动曝光电性。本发明的三维微纳结构光刻系统，结构简单、精度高、成本低、快速高效。本发明还涉及一种三维微纳结构光刻方法。

技术领域

本发明涉及微纳结构光刻技术领域，特别涉及一种三维微纳结构光刻系统及其方法。

背景技术

三维微纳结构的加工技术属于微纳制造领域中比较常见，同时又具备一定技术门槛的技术领域，目前常用的三维微结构加工技术包括：掩模套刻曝光、电子束曝光、激光直写光刻、金刚石刀具精密加工等。其中，掩模套刻技术面临套刻精度和掩模板昂贵等问题，且工艺流程复杂；电子束或激光束直写技术属于逐点加工技术，加工效率低且成本高，不利于批量加工；金刚石刀具精密加工技术的加工精度和形状受制于金刚石刀头，难以加工出高精度和高深宽比的微纳结构。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种三维微纳结构光刻系统，结构简单、精度高、成本低、快速高效。

一种三维微纳结构光刻系统，包括数字掩模装置、空间光调制器、投影物镜和工作台，其中：

数字掩模装置与空间光调制器电性连接，投影物镜设置于空间光调制器与工作台之间，工作台用于固定待光刻的基片；

数字掩模装置用以生成数字掩模，数字掩模包括图形曝光区，数字掩模装置将数字掩模上传至空间光调制器，空间光调制器用以显示数字掩模，光经过空间光调制器上的图形曝光区后射向投影物镜，图形曝光区的高度与曝光剂量呈正比；

投影物镜将图形光投影在基片上，工作台驱使基片在平面内沿设定路径移动曝光。

在本发明的实施例中，上述三维微纳结构光刻系统还包括控制系统，所述控制系统与所述投影物镜、所述工作台电性连接，所述控制系统用以控制所述工作台按照设定的路径移动以及控制所述工作台的移动速度。

在本发明的实施例中，上述三维微纳结构光刻系统还包括光源，所述光源用以为所述空间光调制器提供光，所述光源与所述控制系统电性连接，所述控制系统用以调节控制所述光源的光强。

在本发明的实施例中，上述三维微纳结构光刻系统还包括准直透镜，所述准直透镜设置于所述光源的出光方向上，所述光源发出的光线经过所述准直透镜后射向所述空间光调制器。

在本发明的实施例中，上述图形曝光区为灰度图。

本发明还提供一种三维微纳结构光刻方法，所述方法包括:

提供数字掩模装置，利用所述数字掩模装置生成数字掩模，所述数字掩模包括图形曝光区；

提供空间光调制器，将所述数字掩模上载至所述空间光调制器，利用所述空间光调制器显示所述数字掩模时，光线从所述图形曝光区射出，通过调节所述图形曝光区的长度，实现调节曝光剂量，所述图形曝光区的长度与曝光剂量成正比；

提供投影物镜，利用所述投影物镜将图形光投影在待光刻的基片上；

提供工作台，利用所述工作台承载固定所述基片，所述工作台驱使所述基片在平面内沿设定路径移动曝光。

在本发明的实施例中，提供控制系统，利用所述控制系统控制所述工作台按照设定的路径移动以及控制所述工作台的移动速度，通过调节所述工作台的移动速度，实现调节曝光剂量，所述工作台的移动速度与曝光剂量成反比。