应用在超材料制备中的光刻仪和微结构图案光刻方法技术

本发明专利技术公开了一种应用在超材料制备中的光刻仪和微结构图案光刻方法，该光刻仪包括：用于将接收的激光束分为两束以上相干光并输出的分束器；用于接收并调整两束以上相干光中的至少一束第一相干光的相位并对调整相位后的至少一束第一相干光进行输出的普克尔斯盒；其中，普克尔斯盒所输出的至少一束第一相干光与分束器所输出的未被普克尔斯盒接收调整的第二相干光在基板上发生干涉从而在基板上形成微结构图案。本发明专利技术通过采用激光干涉形成的周期性图案，能够简化制造工艺；通过采用普克尔斯盒进行光程差调节，使得光相干光在干涉处的光强度高形成干涉图案，并实现干涉图案的精准移动，不仅提高了制备效率还提高了图案的制造精准度。

Photolithography and microstructure patterning photolithography for metamaterials fabrication

The present invention discloses a lithographic apparatus in material preparation and microstructure pattern lithography method, including the lithography instrument: for the laser beam will be received into the beam splitter and the output of more than two beams of coherent light; for receiving and adjusting the phase coherent light beams above at least one of the first beam of coherent light and to adjust the phase after at least one of the first light beam coherent Pockels cell output; wherein, the output of the Pockels cell at least one beam of coherent light beam splitter and the first output is not receiving adjustment of the Pockels cell second coherent light occurs in the substrate so as to form the micro structure of the interference pattern on a substrate. The present invention through periodic patterns formed by laser interference, the manufacturing process can be simplified; for by adjusting the optical path difference of Pockels cell, the optical coherent light intensity interference at high interference pattern formation, and to achieve accurate movement of the interference pattern, not only improve the preparation efficiency but also improve the accuracy of manufacturing pattern.

【技术实现步骤摘要】
应用在超材料制备中的光刻仪和微结构图案光刻方法
本专利技术涉及超材料领域，具体来说，涉及一种应用在超材料制备中的光刻仪和微结构图案光刻方法。
技术介绍
在相关技术中，在制备超材料器件时，主要有以下几个方式，一种为利用光刻技术的方案，具体为：选用不同光源如紫外光、X射线、电子束、离子束等，将模板的图像曝光到光敏胶，然后进行金属沉积，最后去胶得到金属图案；另一种则是利用模板沉积技术，金属可通过模板的通孔结构沉积在基底上，这样形成金属图案。但是上述两种方案均需要使用掩板或模板，并且在改变超材料元胞形状时，则需要重制掩板或模板，显然工艺复杂。而为了避免在改变金属图案时对掩板和模板的依赖性，相关技术中还有利用喷墨打印和激光打印技术的方案，虽然这种方案在一定程度上简化了制备工艺，但是金属图案的制造效率较低，从而造成超材料器件的制造效率低的问题。针对相关技术中的超材料器件的制造工艺复杂以及制造效率低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
针对相关技术中的超材料器件的制造工艺复杂以及制造效率低的问题，本专利技术提出一种应用在超材料制备中的光刻仪和微结构图案光刻方法，能够简化超材料器件的制造工艺，提高超材料器件的制造效率。本专利技术的技术方案是这样实现的：根据本专利技术的一个方面，提供了一种应用在超材料制备中的光刻仪。该光刻仪包括：用于将接收的激光束分为两束以上相干光并输出的分束器；用于接收并调整两束以上相干光中的至少一束第一相干光的相位并对调整相位后的至少一束第一相干光进行输出的普克尔斯盒；其中，普克尔斯盒所输出的至少一束第一相干光与分束器所输出的未被普克尔斯盒接收调整的第二相干光在基板上发生干涉从而在基板上形成微结构图案。其中，该光刻仪进一步包括：在至少一束第一相干光与第二相干光在基板上发生干涉时用于控制基板移动从而在基板上形成微结构图案的第一控制器。可选的，该光刻仪进一步包括：用于接收第二相干光作衰减处理并将衰减处理后的第二相干光输出至基板上的光衰减器。可选的，该光刻仪进一步包括：用于对普克尔斯盒输出的第一相干光和对光衰减器输出的第二相干光进行滤波处理并输出至基板上的多个空间滤波器。相应的，该光刻仪可进一步包括：用于将普克尔斯盒输出的第一相干光和对光衰减器输出的第二相干光分别反射至相应的空间滤波器的多个平面镜。可选的，该光刻仪进一步包括：用于通过控制输入到普克尔斯盒的偏压来调节普克尔斯盒内的晶体的折射率的第二控制器。其中，普克尔斯盒的数量为一个以上。此外，该基板为酚醛树脂基板、环氧树脂基板或聚酰胺基板。可选的，该光刻仪进一步包括：用于根据微结构图案的排列方式来选择普克尔斯盒数量的数量选择单元。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种应用在超材料制备中的微结构图案光刻方法。该微结构图案光刻方法包括以下步骤：将接收的激光束分为两束以上相干光；调整两束以上相干光中的至少一束相干光的相位，得到相位调整相干光，其中，两束以上相干光中未调整相位的相干光为相位未调整相干光；将相位调整相干光与相位未调整相干光在涂覆有光敏胶的基板上发生干涉从而在基板上形成微结构图案。其中，在将相位调整相干光与相位未调整相干光在涂覆有光敏胶的基板上发生干涉从而在基板上形成微结构图案时，可将相位调整相干光与相位未调整相干光在涂覆有光敏胶的基板上发生干涉形成干涉强光点，控制干涉强光点移动和/或控制基板移动从而在基板上形成微结构图案。其中，通过调整两束以上相干光中的至少一束相干光的相位来改变相位调整相干光与相位未调整相干光之间的光程差使得相位调整相干光与相位未调整相干光能够发生干涉。可选的，该微结构图案光刻方法还包括，在将相位调整相干光与相位未调整相干光在涂覆有光敏胶的基板上发生干涉之前，对相位未调整相干光作衰减处理，得到衰减处理后的相干光，使衰减处理后的相干光的光强度与相位调整相干光的光强度相同。可选的，该微结构图案光刻方法进一步包括：对衰减处理后的相干光与相位调整相干光分别进行滤波处理。可选的，相位调整相干光的数量为多个，可根据微结构图案的排列方式来选择相位调整相干光的数量。本专利技术通过采用激光干涉形成的系列周期性图案，能够简化制造工艺；通过采用普克尔斯盒进行光程差调节，使得光程差为波长整数倍的两束光产生干涉，干涉处的光强度高，能够使设置在基板上的光敏胶进行固化，从而在光敏胶下方形成干涉图案，并实现干涉图案的精准移动，形成周期排布的微结构图案，不仅提高了制备效率还提高了图案的制造精准度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是根据本专利技术实施例的应用在超材料制备中的光刻仪的结构示意图；图2是根据本专利技术实施例的应用在超材料制备中的微结构图案光刻方法的流程图；图3是根据本专利技术实施例的应用在超材料制备中的微结构图案光刻方法的详细流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。根据本专利技术的实施例，提供了一种应用在超材料制备中的光刻仪。如图1所示，根据本专利技术实施例的用在超材料制备中的光刻仪包括：分束器1，用于将接收的激光束分为两束以上相干光(这里示意了两束相干光)并输出；普克尔斯盒5，用于接收该分束器1分出的两束以上相干光中的至少一束第一相干光(这里为一束第一相干光)并对该第一相干光的相位进行调整并输出；其中，普克尔斯盒5所输出的第一相干光与分束器1所输出的未被普克尔斯盒5接收调整的第二相干光在基板上发生干涉从而在基板上形成微结构图案。借助于本专利技术的上述技术方案，通过使用激光干涉来形成系列周期性光斑，能够简化微结构图案的制造工艺，提高超材料的制备效率；并且不使用掩板或模板，可直接将微结构图形进行复制和实现，缩短微结构图案的形成时间。其中，本专利技术的激光干涉成像原理如下：两个及以上的相干光波形成干涉，光程差为波长整数倍的地方强度大，从而使得强度大的地方的光敏胶固化，而半波长奇数倍的地方强度小，光敏胶并未固化，这样干涉图样就会被固化光敏胶记录，那么经过金属化过程后就可形成周期性排列的金属图案，以此制备微结构图案。下面对图1所示的光刻仪以及执行过程作详细描述。为了形成微结构图案，需要预先设置一基板，该基板可以是酚醛树脂基板、或是环氧树脂基板，又或是聚酰胺基板，其中，在图1所示的实施例中，该基板为环氧树脂基板。在形成微结构图案之前，为了形成金属微结构图案，需要在该基板的上表面全部涂覆金属材料，接着在该金属材料上旋涂光敏胶；然后将经过上述处理的基板放置在可控激光干涉光刻仪上等待金属图案的形成。如图1所示，在本实施例中，为了形成金属图案，根据本专利技术的光刻仪可包括分束器1，其将激光束分为两束相干光束，其中，该分束器的原理部件可以是劳埃德镜、棱镜或衍射光栅。两束相干光束在反射到基板上后，在基板上发生干涉即可形成干涉条纹，而为了在基板上形成周期排布的金属图案，因本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用在超材料制备中的光刻仪，其特征在于，包括：用于将接收的激光束分为两束以上相干光并输出的分束器；用于接收并调整所述两束以上相干光中的至少一束第一相干光的相位并对调整相位后的所述至少一束第一相干光进行输出的普克尔斯盒；其中，所述普克尔斯盒所输出的所述至少一束第一相干光与所述分束器所输出的未被所述普克尔斯盒接收调整的第二相干光在基板上发生干涉从而在基板上形成微结构图案。

【技术特征摘要】
1.一种应用在超材料制备中的光刻仪，其特征在于，包括：用于将接收的激光束分为两束以上相干光并输出的分束器；用于接收并调整所述两束以上相干光中的至少一束第一相干光的相位并对调整相位后的所述至少一束第一相干光进行输出的普克尔斯盒；其中，所述普克尔斯盒所输出的所述至少一束第一相干光与所述分束器所输出的未被所述普克尔斯盒接收调整的第二相干光在基板上发生干涉从而在基板上形成微结构图案。2.根据权利要求1所述的光刻仪，其特征在于，进一步包括：在所述至少一束第一相干光与所述第二相干光在所述基板上发生干涉时用于控制所述基板移动从而在所述基板上形成所述微结构图案的第一控制器。3.根据权利要求1所述的光刻仪，其特征在于，进一步包括：用于接收所述第二相干光作衰减处理并将衰减处理后的第二相干光输出至所述基板上的光衰减器。4.根据权利要求3所述的光刻仪，其特征在于，进一步包括：用于对所述普克尔斯盒输出的所述第一相干光和对所述光衰减器输出的所述第二相干光进行滤波处理并输出至所述基板上的多个空间滤波器。5.根据权利要求4所述的光刻仪，其特征在于，进一步包括：用于将所述普克尔斯盒输出的所述第一相干光和对所述光衰减器输出的所述第二相干光分别反射至相应的所述空间滤波器的多个平面镜。6.根据权利要求1所述的光刻仪，其特征在于，进一步包括：用于通过控制输入到所述普克尔斯盒的偏压来调节所述普克尔斯盒内的晶体的折射率的第二控制器。7.根据权利要求1所述的光刻仪，其特征在于，所述普克尔斯盒的数量为一个以上。8.根据权利要求1所述的光刻仪，其特征在于，所述基板为酚醛树脂基板、环氧树脂基板或聚酰胺基板。9.根据权利要求1所述的光刻仪，其特征在于，进一步包括：用于根据微结构图案的排列方式来选择所述普克尔斯盒数量...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：深圳光启高等理工研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44