[发明专利]一种双光子无掩膜曝光系统

权利要求书

1.一种双光子无掩膜曝光系统，其特征在于，包括光源(301)、扩束单元(302)、照明单元(303)、光学引擎阵列、基板(305)和移动平台(306)，其中，所述光源(301)用于提供能够引发光刻胶发生双光子吸收聚合的激光光束，所述光源(301)包括M套激光器(311)，M为自然数，且M大于或等于1，所述激光器(311)输出可见光或近红外光的激光光束；每一套所述激光器(311)通过具有M个输入接头和一个输出接头的导光光纤(321)，将M套所述激光器(311)输出的激光光束耦合成一束，投射到所述扩束单元(302)的入射面上；所述扩束单元(302)用于将入射的激光光束的光斑面积增大，所述扩束单元(302)用于将入射到激光光束的光斑面积增大，以使经由所述照明单元(303)入射到所述光学引擎阵列的入射面的激光光束，能够完全覆盖所述光学引擎阵列的入射面；所述照明单元(303)接收由所述扩束单元(302)处理后的激光光束，再对入射的激光光束光斑的每一点的能量进行均匀处理，所述光学引擎阵列安装在所述移动平台(306)的上方，用于接收经由所述照明单元(303)处理后的激光光束，并生成曝光所需的曝光图案(700)，所述移动平台(306)安装在稳定的平台上，用于移动涂覆有光刻胶层的所述基板(305)，所述光学引擎阵列出射的激光光束照射到所述光刻胶层上，将该曝光图案转换到所述基板(305)上，所述光学引擎阵列为由N个光学引擎(304)排列成的一维阵列，N为自然数，且N大于或等于1，所述曝光图案(700)中的单位像素点(701)中能够引起光刻胶吸收聚合的激光焦点区域(702)的区域范围与空间体积为λ³所照射到所述基板(305)上对应的平面区域范围以及光刻胶的性质有关，λ为激光光束的波长。

2.如权利要求1所述的双光子无掩膜曝光系统，其特征在于，所述扩束单元(302)包括第一平行光栅(312)和第二平行光栅(322)，所述第一平行光栅(312)设置在由所述导光光纤(321)输出的所述激光光束的下游光路上，用于将所述光源(301)输出的激光光束进行扩束；所述第二平行光栅(322)设置在经由所述第一平行光栅(312)扩束后的激光光束的下游光路上，且与所述第一平行光栅(312)平行，用于将经由所述第一平行光栅(312)扩束后的激光光束进行准直，所述第一平行光栅(312)与从所述导光光纤(321)输出的激光光束的角度以及所述第一平行光栅(312)与所述第二平行光栅(322)之间的间距根据从所述导光光纤(321)输出的激光光束的光斑大小和波长进行调整，使从所述导光光纤(321)输出的激光光束全部都能够经由所述扩束单元(302)扩束处理。

3.如权利要求1所述的双光子无掩膜曝光系统，其特征在于，所述光学引擎(304)包括空间光调制器(314)和透镜组(324)，所述空间光调制器(314)用于将一束入射激光光束分成若干独立的子光束，所有的子光束形成光束阵列，其中的每一束子光束经由所述透镜组(324)中相应的透镜进行成像，获得有序排列的二维焦点阵列，该二维焦点阵列为所述曝光图案(700)，所述二维焦点阵列中每一个焦点的光场强度一致。

4.如权利要求1至3中任一项所述的双光子无掩膜曝光系统，其特征在于，所述空间光调制器(314)为数字微反射镜，所述数字微反射镜中的每一个子单元为一个单位像素，处于打开状态的所述子单元成像得到的单位像素点(701)组成所述曝光图案(700)。

5.如权利要求4所述的双光子无掩膜曝光系统，其特征在于，所述光刻胶选用能够在紫外光区域吸收聚合的光刻胶。

6.如权利要求4所述的双光子无掩膜曝光系统，其特征在于，所述基板(305)的一侧设置所述光刻胶层，或者，两侧都设置所述光刻胶层，所述光学引擎阵列的激光输出端正对所述光刻胶层设置，对一侧或两侧的所述光刻胶曝光。