三维激光刻写方法、装置、计算机设备和系统制造方法及图纸

本申请涉及一种三维激光刻写方法、装置、计算机设备和系统。所述方法包括：依次获取刻写对象每层对应的二维灰度图；基于所述二维灰度图获取每个刻写点的刻写图像数据；依次控制位移台移动至每行所述刻写点对应的起始位置并控制所述位移台按照指定程序移动，在所述位移台到达指定位置时，控制数字微镜基于对应的所述刻写点的所述刻写图像数据进行并行激光刻写操作。通过本申请，解决了相关技术中刻写效率较低，并且刻写质量较差的技术问题，通过移动位移台去除了拼接步骤，并通过数字微镜并行进行激光刻写，进而提高了激光刻写的效率和质量。质量。质量。

【技术实现步骤摘要】
三维激光刻写方法、装置、计算机设备和系统


[0001]本申请涉及3D光刻
，特别是涉及一种三维激光刻写方法、装置、计算机设备和系统。

技术介绍

[0002]随着光刻技术的发展，3D激光刻写如基于双光子聚合、双吸收效应以及边缘光抑制效应的激光刻写可以在保持纳米
‑
微米级高精度的同时，实现纳米
‑
厘米级3D结构物体的加工。随着光刻技术允许在复杂大尺寸物体上实现微米级甚至纳米级的功能特征，其在高精度新型复杂器件与结构研究领域显得尤其重要，例如片上集成系统、微纳光学以及超材料等。
[0003]在相关技术中，3D激光刻写光刻技术一般采用直接控制光束移动进行扫描的方式，例如振镜扫描等。在刻写对象的尺寸结构较大时，相关技术中往往存在视场不足的问题，需要进行多方位扫描并进行拼接；同时，相关技术中一般还采用单光束刻写的方式，进一步增加了刻写过程中的成本。因此，相关技术中刻写效率较低，并且刻写质量较差。
[0004]针对相关技术中存在的刻写效率较低，并且刻写质量较差的技术问题，目前还没有提出有效的解决方案。

技术实现思路

[0005]基于此，本申请提供了一种三维激光刻写方法、装置、计算机设备和系统，以解决相关技术中存在的刻写效率较低，并且刻写质量较差的技术问题。
[0006]第一方面，本申请提供了一种三维激光刻写方法，所述方法包括：
[0007]依次获取刻写对象每层对应的二维灰度图；
[0008]基于所述二维灰度图获取每个刻写点的刻写图像数据；
[0009]依次控制位移台移动至每行所述刻写点对应的起始位置并控制所述位移台按照指定程序移动，在所述位移台到达指定位置时，控制数字微镜基于对应的所述刻写点的所述刻写图像数据进行并行激光刻写操作。
[0010]在其中一个实施例中，所述获取刻写对象每层对应的二维灰度图之后还包括：
[0011]对所述二维灰度图进行插值处理，得到像素化灰度图，所述像素化灰度图的分辨率基于刻写长度以及像素尺寸确定。
[0012]在其中一个实施例中，所述依次获取刻写对象每层对应的二维灰度图之后还包括：
[0013]若所述二维灰度图的像素值为0，则对所述二维灰度图的像素值进行取反操作，得到取反灰度图；
[0014]基于所述二维灰度图对应的切片层序号以及切片总层数，对所述取反灰度图的像素值进行调整，得到灰度刻写数据。
[0015]在其中一个实施例中，所述基于所述二维灰度图获取每个刻写点的刻写图像数据
包括：
[0016]对所述二维灰度图对应的所述灰度刻写数据进行拆分，得到多个刻写点刻写数据；
[0017]基于所述数字微镜的参数对每个所述刻写点刻写数据进行转换，得到所述刻写图像数据。
[0018]在其中一个实施例中，得到多个所述刻写点刻写数据的过程包括：
[0019]对所述灰度刻写数据的每一列进行抽取操作，得到多个列刻写数据；
[0020]基于列方向刻写点数、像素尺寸以及列方向相邻光在物镜焦平面处的间距，计算列方向穿插次数；
[0021]基于所述列方向穿插次数，依次对每个所述列刻写数据中的列刻写点刻写数据进行列方向补零操作；
[0022]对补零后的列刻写点刻写数据进行尺寸归一操作；
[0023]对归一操作后的灰度刻写数据的每一行进行抽取操作，得到多个行刻写数据；
[0024]基于行方向刻写点数、像素尺寸以及行方向相邻光在物距焦平面处的间距，计算行方向穿插次数；
[0025]基于所述行方向穿插次数，依次对每个所述行刻写数据中的行刻写点刻写数据进行行方向补零操作；
[0026]对补零后的行刻写点刻写数据进行尺寸归一操作，得到所述刻写点刻写数据。
[0027]在其中一个实施例中，所述数字微镜的参数至少包括：有效投影单元数以及总投影单元数。
[0028]在其中一个实施例中，所述控制所述位移台按照指定程序移动包括：
[0029]若当前行为偶数行，则基于所述刻写点的列序号对所述刻写图像数据进行升序排列，并控制所述位移台基于第一方向移动；
[0030]若当前行为奇数行，则基于所述刻写点的列序号对所述刻写图像数据进行降序排列，并控制所述位移台基于第二方向移动，所述第一方向与所述第二方向相反。
[0031]第二方面，本申请还提供了一种三维激光刻写装置。所述装置包括：
[0032]第一获取模块，用于依次获取刻写对象每层对应的二维灰度图；
[0033]第二获取模块，用于基于所述二维灰度图获取每个刻写点的刻写图像数据；
[0034]刻写模块，用于依次控制位移台移动至每行所述刻写点对应的起始位置并控制所述位移台按照指定程序移动，在所述位移台到达指定位置时，控制数字微镜基于对应的所述刻写点的所述刻写图像数据进行并行激光刻写操作。
[0035]第三方面，本申请还提供了一种计算机设备。所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
[0036]依次获取刻写对象每层对应的二维灰度图；
[0037]基于所述二维灰度图获取每个刻写点的刻写图像数据；
[0038]依次控制位移台移动至每行所述刻写点对应的起始位置并控制所述位移台按照指定程序移动，在所述位移台到达指定位置时，控制数字微镜基于对应的所述刻写点的所述刻写图像数据进行并行激光刻写操作。
[0039]第四方面，本申请还提供了一种三维激光刻写系统，所述系统包括：
[0040]刻写激光器，用于发出刻写激光；
[0041]扩束装置，用于对刻写激光进行扩束；
[0042]数字微镜，用于并行刻写光束，并通过打开的微镜数量调节光强；
[0043]微透镜阵列，用于产生并行刻写点；
[0044]透镜系统，用于将并行刻写光束聚焦在光刻样品上；
[0045]平移运动机构，用于实现样品的水平方向移动以及竖直方向移动；
[0046]计算机，用于实现上述第一个方面中任一项所述的方法的步骤。
[0047]本申请提供了一种三维激光刻写方法、装置、计算机设备和系统，所述方法包括：依次获取刻写对象每层对应的二维灰度图；基于所述二维灰度图获取每个刻写点的刻写图像数据；依次控制位移台移动至每行所述刻写点对应的起始位置并控制所述位移台按照指定程序移动，在所述位移台到达指定位置时，控制数字微镜基于对应的所述刻写点的所述刻写图像数据进行并行激光刻写操作。在刻写过程中所有的刻写点均保持静止状态，仅需要通过移动位移台实现多方位扫描，相较于相关技术中直接控制光束移动扫描的方式，避免了因视场不足导致的在对大尺寸结构进行扫描时需要进行拼接，从而实现了扫描过程中的无拼接刻写。同时，通过数字微镜产生并行刻写需要的多束激光，进而并行进行激光刻写。因此，本申请解决了相关技术中刻写效率较低，并且刻写质量较差的技术问题，通过移动位移台去除了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维激光刻写方法，其特征在于，所述方法包括：依次获取刻写对象每层对应的二维灰度图；基于所述二维灰度图获取每个刻写点的刻写图像数据；依次控制位移台移动至每行所述刻写点对应的起始位置并控制所述位移台按照指定程序移动，在所述位移台到达指定位置时，控制数字微镜基于对应的所述刻写点的所述刻写图像数据进行并行激光刻写操作。2.根据权利要求1所述的三维激光刻写方法，其特征在于，所述获取刻写对象每层对应的二维灰度图之后还包括：对所述二维灰度图进行插值处理，得到像素化灰度图，所述像素化灰度图的分辨率基于刻写长度以及像素尺寸确定。3.根据权利要求1所述的三维激光刻写方法，其特征在于，所述依次获取刻写对象每层对应的二维灰度图之后还包括：若所述二维灰度图的像素值为0，则对所述二维灰度图的像素值进行取反操作，得到取反灰度图；基于所述二维灰度图对应的切片层序号以及切片总层数，对所述取反灰度图的像素值进行调整，得到灰度刻写数据。4.根据权利要求3所述的三维激光刻写方法，其特征在于，所述基于所述二维灰度图获取每个刻写点的刻写图像数据包括：对所述二维灰度图对应的所述灰度刻写数据进行拆分，得到多个刻写点刻写数据；基于所述数字微镜的参数对每个所述刻写点刻写数据进行转换，得到所述刻写图像数据。5.根据权利要求4所述的三维激光刻写方法，其特征在于，得到多个所述刻写点刻写数据的过程包括：对所述灰度刻写数据的每一列进行抽取操作，得到多个列刻写数据；基于列方向刻写点数、像素尺寸以及列方向相邻光在物镜焦平面处的间距，计算列方向穿插次数；基于所述列方向穿插次数，依次对每个所述列刻写数据中的列刻写点刻写数据进行列方向补零操作；对补零后的列刻写点刻写数据进行尺寸归一操作；对归一操作后的灰度刻写数据的每一行进行抽取操作，得到多个行刻写数据；基于行方向刻写点数、像素尺寸以及行方向相邻光在物距焦平面处的间距...

【专利技术属性】
技术研发人员：王洪庆，匡翠方，杨顺华，苏晨怡，贾天浩，杨臻垚，刘旭，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：