利用正负可调光刻胶特性一步制备微纳结构的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种利用正负可调光刻胶特性一步制备微纳结构的系统及方法，该系统包括沿光路设置的连续激光器、扩束系统、衰减片、半波片、光快门、分光装置、油浸物镜和正负性可调光刻胶样品；还包括三维高精度纳米定位平移台、透镜、CCD相机和计算机；分光装置将入射到正负性可调光刻胶样品表面的激光一部分反射到分光装置上进而照射到第三透镜上；油浸物镜将激光束聚焦在样品上，一步制备多种形状的微纳结构，然后采用显影液进行显影或采用除胶液进行除胶。本发明专利技术通过简单地用连续激光直写来制造一种正性和负性共存的新型聚合物结构，可以一步完成多种聚合物微纳结构的制备，有助于低成本设计亚微米级复杂图案，具有良好的发展前景。前景。前景。

【技术实现步骤摘要】
利用正负可调光刻胶特性一步制备微纳结构的系统及方法


[0001]本专利技术涉及激光直写
，具体涉及一种利用正负可调光刻胶特性一步制备微纳结构的系统及方法。

技术介绍

[0002]随着纳米/微技术的飞速发展，衍射光栅、共振腔、光子晶体和等离子体结构等亚微米级的多用途光子结构需求量巨大。与其他光刻技术相比，激光直写(DLW)技术由于易于集成、亚微米分辨率和无掩模操作而被广泛应用于纳米/微细制造领域来制备1D、2D和3D光子结构。不幸的是，有机光刻胶的局限性(单次加工中只能选择正性或负性光刻胶)和相关的操作环境阻碍了传统的DLW方法。
[0003]最近开发的低单光子吸收(LSP)DLW方法，提供了结合单光子(SP)和双光子(或)多光子(TP)方法的能力。这种方法依靠的是激发激光的波长恰好与光刻胶的吸收带边缘相邻。人们可以通过改变波长、数值孔径和光刻胶来创造理想的亚微米结构。然而，这种方法不能解决多步骤复杂的样品制造过程。最近，Tong等人利用正有机光刻胶S1805/1818，通过光诱导局部热效应和各种光刻后工艺，通过DLW制备了2D和3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用正负可调光刻胶特性一步制备微纳结构的系统，其特征在于，包括沿光路设置的连续激光器、扩束系统、衰减片、半波片、光快门、分光装置、油浸物镜和正负性可调光刻胶样品；还包括三维高精度纳米定位平移台、第三透镜、CCD相机和计算机；所述正负性可调光刻胶样品安装在三维高精度纳米定位平移台上；所述连续激光器用于发出连续波激光束；所述扩束系统用于对连续波激光束进行扩束；所述衰减片用于控制扩束后的连续波激光束的能量；所述半波片用于控制连续波激光束的偏振方向；所述光快门用于控制连续波激光束的通光量；所述分光装置用于将入射进来的连续波激光束经油浸物镜聚焦到正负性可调光刻胶样品表面，入射到正负性可调光刻胶样品表面的激光一部分反射到分光装置上进而照射到第三透镜上；所述油浸物镜用于将激光束聚焦在正负性可调光刻胶样品上，在适当的激光通量和曝光时间的条件下，一步制备多种形状的微纳结构，然后采用显影液进行显影或采用除胶液进行除胶；所述第三透镜用于将激光束聚焦在CCD相机上；所述CCD相机用于实时监测加工过程，观察光束的曝光情况；所述计算机用于控制三维高精度纳米定位平移台和CCD相机。2.根据权利要求1所述的利用正负可调光刻胶特性一步制备微纳结构的系统，其特征在于，所述扩束系统包括沿光路设置的第一透镜和第二透镜；连续波激光束依次通过第一透镜和第二透镜进行扩束。3.根据权利要求1所述的利用正负可调光刻胶特性一步制备微纳结构的系统，其特征在于，所述利用正负可调光刻胶特性一步制备微纳结构的系统还包括沿光路设置的第一反射镜和第二反射镜；扩束后的连续波激光束依次通过第一反射镜和第二反射镜发射至衰减片上。4.根据权利要求1所述的利用正负可调光刻胶特性一步制备微纳结构的系统，其特征在于，所述正负性可调光刻胶样品包括基底和涂覆在基底上的S1813正性光刻胶。5.根据权利要求4所述的利用正负可调光刻胶特性一步制备微纳结构的系统，其特征在于，所述S1813正性光刻胶包括甲酚酚醛树脂、二氮萘醌光敏化合物和溶剂。6.根据权利要求4所述的利用正负可调光刻胶特性一步制备微纳结构的系统，其特征在于，所述正负性可调光刻胶样品制备过程如下：在旋转涂层过程之前，用丙酮、乙醇和甲醇通过超声波清洗基底，并通过干燥的惰性气体去除微小颗粒；S1813正性光刻胶以500转/分的速度在基底上旋转涂覆9秒，然后以5000转/分的速度涂覆60秒；然后将涂覆的薄膜在115℃下轻轻烘烤60s；最终样品膜厚为1.2μm。7.根据权利要求1所述的利用正负可调光刻胶特性一步制备微纳结构的系统，其特征在于，所述多种形状的微纳结构包括反环形结构、柱形结构、光滑甜甜圈结构、花形甜甜圈结构以及花形甜甜圈+圆环结构。8.根据权利要求7所述的利用正负可调光刻胶特性一步制备微纳结构的系统，其特征在于，所述反环形结构包括以下部分：N：紧聚焦光束的中心部分，此区域内光刻胶正性转换
为负性，导致聚合物固化；P：聚焦光束的外部，光刻胶表现出正性特性，此区域内发生正常的聚合反应，其在后续显影过程中被除去；U：非聚焦部分，此区域处聚合物薄膜不受影响；最终在显影后形成反环结构；所述柱形结构包括以下部分：N：紧聚焦光束的中心部分，此区域内光刻胶正性转换为负性，导致聚合物固化；P：紧聚焦光束中心的其余部分，光刻胶表现出正性特性，此区域内发生正常的聚合反应，其在后续显影过程中被除去；最终在显影后形成柱形结构；所述光滑甜甜圈结构包括以下部分：A：紧聚焦的光束的中心部分，此区域内固化的聚合物被烧蚀掉；N：紧聚焦光束的外部部分，此区域内光刻胶正性转...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴立军，王浩，朱彦霖，李强，陈俪赟，魏亚壮，刘佳鑫，陈浩瀚，黄巍巍，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：