一種旋轉式三維曝光裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種旋轉式三維曝光裝置，包括一個旋轉樣品臺和驅動旋轉樣品臺的第一步進馬達，所述旋轉樣品臺和第一步進馬達垂直固定在一個旋轉可控的中軸上，所述中軸通過軸承固定在機箱上并由第二步進馬達驅動，所述的旋轉樣品臺上方設有LED平行紫外光源，機箱上設有控制面板，控制面板上設有顯示屏，顯示屏下方依次設有傾斜角旋鈕、步進角度旋鈕、間隔時間旋鈕、啟動曝光按鈕和停止曝光按鈕；本實用新型的有益效果是：1.曝光平面方向任意可調；2.樣品在曝光平面的旋轉任意可調；3.適用于各類斜向曝光，包括連續(xù)旋轉曝光、分步多角度曝光；4.可以對樣品進行正向或背向曝光；5.系統(tǒng)制作簡單，操作靈活，結構緊湊，成本低，可批量生產。
【專利說明】一種旋轉式三維曝光裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于先進制造【技術領域】，具體涉及一種旋轉式三維曝光裝置。
【背景技術】
[0002]微納加工對發(fā)展先進制造技術和生產各種微納器件有著十分重大的意義。隨著對微納結構各種物理性能的深入了解，越來越多的器件將用到各種三維微納結構。因而，如何精確高效地生產三維微納結構，是當前微納加工和先進制造技術的重大課題之一。
[0003]當前，紫外光光學曝光仍然是各種微納制造技術中用的最多和最有效的方法。但傳統(tǒng)的紫外光光學曝光都是在二維平面上進行的，有必要對此改進，使之適用與三維微納結構的制作。
[0004]紫外光光學曝光制作三維的微納結構具有一定的優(yōu)勢，如:
[0005](I)通過設計可以得到規(guī)則的三維結構；
[0006](2)通過設計可以得到晶格狀的的三維結構；
[0007](3)與傳統(tǒng)的微納加工技術很好的兼容；
[0008](4)可以用于大規(guī)模生產等。
[0009]近年來，三維光學曝光包括紫外光光學曝光和X射線光學曝光的方法已經成功的用到若干用于科學研究的試驗，如:
[0010](I)用三維X射線光學曝光的方法制作光子晶體材料(Cuisin et al, J.Vac.Sc1.Technol.B 17,6 (1999) 3444, Appl.Phys.Lett., 77，6，(2000) 770，J.Vac.Sc1.Technol.B 18,6 (2000) 3505)；
[0011](2)三維紫外光光學曝光的方法制作微流芯片中的液體混合結構(Chuangetal, Sens.Actuators A 103 (2003) 64;; Sato et al, Sensors and Actuators A 128(2006) 183) ; (3)斜向、旋轉紫外光光學曝光的方法制作(Han et al, Sens.Actuators A111 (2004) 14)。
[0012]以上試驗中一個普遍的問題在于，實現(xiàn)三維光學曝光的裝置不可用于曝光面和曝光面旋轉的任意控制。事實上，用于這些試驗中設備均是為某種特定目的而準備的，其傾斜度或者不可調或者通過調節(jié)支撐桿的高度來調節(jié)的。
實用新型內容
[0013]本實用新型的目的是提供一種多功能旋轉式三維曝光裝置，它不僅可用于以紫外光光學曝光為基礎的三維微納結構制造，而且可用與X射線、電子束、離子束曝光為基礎的三維微納結構制造。
[0014]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:一種旋轉式三維曝光裝置，包括一個旋轉樣品臺和驅動旋轉樣品臺的第一步進馬達，所述旋轉樣品臺和第一步進馬達垂直固定在一個旋轉可控的中軸上，所述中軸通過軸承固定在機箱上并由第二步進馬達驅動，所述的旋轉樣品臺上方設有LED平行紫外光源。[0015]所述的一種旋轉式三維曝光裝置，其機箱上設有控制面板，控制面板上設有顯示屏，顯示屏下方依次設有傾斜角旋鈕、步進角度旋鈕、間隔時間旋鈕、啟動曝光按鈕和停止曝光按鈕。
[0016]所述的一種旋轉式三維曝光裝置，其旋轉樣品臺平面和LED平行紫外光源的傾斜角可在0-90°范圍內任意調節(jié)。
[0017]所述的一種旋轉式三維曝光裝置，其旋轉樣品臺可在0-360°范圍內任意旋轉。
[0018]本實用新型的有益效果是:1.曝光平面方向任意可調；2.樣品在曝光平面的旋轉任意可調；3.適用于各類斜向曝光，包括連續(xù)旋轉曝光、分步多角度曝光；4.可以對樣品進行正向或背向曝光；5.系統(tǒng)制作簡單，操作靈活，結構緊湊，成本低，可批量生產。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型旋的結構示意圖；
[0020]圖2為本實用新型在旋轉樣品臺平面與紫外光光束成15°時單次曝光所制造的錐形微米結構陣列顯微照片；
[0021]圖3為本實用新型在旋轉樣品臺平面與UV光束成30°時樣品臺連續(xù)旋轉曝光所制造的錐形微米結構顯微照片；
[0022]圖4為本實用新型在旋轉樣品臺平面與UV光束成30°時樣品臺單次旋轉120°三次曝光所制造的三維晶格式微米結構顯微照片；
[0023]各附圖標記:1 一旋轉樣品臺，2 —第一步進馬達,3 —中軸,4 一軸承,5 —機箱，6 一第二步進馬達，7 —控制面板，8 — LED平行紫外光源,9 一傾斜角旋鈕，10 一步進角度旋鈕，11 一間隔時間旋鈕，12 一啟動曝光按鈕，13 一停止曝光按鈕，14 一顯不屏。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。
[0025]參照圖1所示，本實用新型公開了一種旋轉式三維曝光裝置，包括一個旋轉樣品臺I和驅動旋轉樣品臺I的第一步進馬達2，所述旋轉樣品臺I和第一步進馬達2垂直固定在一個旋轉可控的中軸3上，所述中軸3通過軸承4固定在機箱5上并由第二步進馬達6驅動，所述的旋轉樣品臺I上方設有LED平行紫外光源8，所述的機箱5上設有控制面板7，控制面板7上設有實時顯示傾斜角度和旋轉角度的顯示屏14，顯示屏14下方依次設有用于設置旋轉樣品臺I傾斜角度的傾斜角旋鈕9、用于設置旋轉樣品臺I單次旋轉角度的步進角度旋鈕10、用于設置兩次旋轉間隔時間的間隔時間旋鈕11、用于系統(tǒng)運行與紫外光啟動的啟動曝光按鈕12和用于強制系統(tǒng)運行停止與紫外光關閉的停止曝光按鈕13，從而旋轉樣品臺I的傾斜角度和旋轉樣品臺的旋轉可以手動設置，也可以通過程控自動設置，所述的旋轉樣品臺I平面和LED平行紫外光源8的傾斜角可在0-90°范圍內任意調節(jié)，這樣傾斜角β可被調控到0-90°之間的任意角度，β也可在0-90°之間連續(xù)變化，所述的旋轉樣品臺I可在0-360°范圍內任意旋轉，這樣旋轉樣品臺I可快速連續(xù)旋轉，從而可以對樣品進行正向或背向曝光。
[0026]本裝置通過控制面板7上的手動旋鈕設置旋轉樣品臺I平面相對于LED平行紫外光源8方向的傾斜角度、旋轉樣品臺I平面單次旋轉的角度、兩次旋轉的間隔時間以及LED平行紫外光源8的開啟。脫機時，也可調用預設的程序使該系統(tǒng)自動運行。聯(lián)機時，可實時改變系統(tǒng)的設置和運行進程。
[0027]實施方案
[0028]下邊結合實施例對本實用新型的I)連續(xù)旋轉曝光錐形微米結構和2)連續(xù)旋轉曝光錐形微米結構和2)三次定角曝光三維晶格式微米結構的制備步驟作進一步描述。
[0029]實施例1
[0030]如圖2所示，是本實用新型的一種單次斜角曝光制備錐形微米結構的實施例。所述錐形微米結構含有多個錐形柱單元，基本材料使用SU8 3005，其制備采用如下步驟:
[0031](I)用L-Edit繪圖并制作相應的光學模板:包括圓形圖案點陣。
[0032](2)將光學模板置于旋涂機的旋轉臺上，光學模板的鉻板向上，涂布5微米厚的SU8 3005光膠。前烘。
[0033](3)將光學模板置于旋轉式三維曝光系統(tǒng)的樣品臺上，光學模板的涂膠面向下，調節(jié)樣品臺平面與UV光束的角度，連續(xù)旋轉式曝光，后烘和顯影后即可得到所設計的錐形微米結構。
[0034]實施例2
[0035]如圖2所示，是本實用新型的一種連續(xù)旋轉曝光錐形微米結構制備的實施例。所述錐形微米結構含有多個錐形孔單元，基本材料使用AZ10XT，其制備采用如下步驟:
[0036](I)用L-Edit繪圖并制作相應的光學模板:主要包括兩部分:直徑不同的圓形圖案點陣。
[0037](2)將光學模板置于旋涂機的旋轉臺上，光學模板的鉻板向上，涂布45微米厚的AZ40XT光膠。前烘。
[0038](3)將光學模板置于旋轉式三維曝光系統(tǒng)的樣品臺上，光學模板的涂膠面向下，調節(jié)樣品臺平面與UV光束的角度，連續(xù)旋轉式曝光，后烘和顯影后即可得到所設計的錐形微米結構。
[0039]實施例3
[0040]如圖3所示，是本實用新型的一種三次定角曝光三維晶格式微米結構的制備的實施例。所述三維晶格式微米結構含有多層晶格式微米結構，基本材料使用SU83050，其制備采用如下步驟:
[0041](I)用L-Edit繪圖并制作相應的光學模板:主要包括兩部分:直徑不同的圓形圖案的周期點陣。
[0042](2)將光學模板置于旋涂機的旋轉臺上，光學模板的鉻板向上，涂布45微米厚的SU8 3050光膠。前烘。
[0043](3)將光學模板置于旋轉式三維曝光系統(tǒng)的樣品臺上，光學模板的涂膠面向下，調節(jié)樣品臺平面與UV光束的角度，熱烘后按照圖1進行三次定角曝光，后烘和顯影后即可得到所設計的三維晶格式微米結構。
[0044]本實用新型的旋轉式三維曝光系統(tǒng)的制作方法的技術方案包括以下步驟:
[0045]A、曝光方向任意可調的機械系統(tǒng):
[0046]I)制作旋轉樣品臺:設計和制作旋轉樣品臺，使其可被與固定在步進馬達的旋轉軸上，使樣品及光學模板可被固定在樣品臺上；[0047]2)制作支持旋轉樣品臺的中軸:設計和制作中軸使之可a)支撐旋轉樣品臺，b)固定旋轉樣品臺驅動步進馬達，c)通過軸承使其被固定在與機箱的支架上，d)與驅動中軸的步進馬達相連；
[0048]3)安裝中軸的驅動步進馬達；
[0049]4)安裝旋轉樣品臺和驅動旋轉樣品臺的步進馬達。
[0050]B、參數(shù)調控和程控系統(tǒng):
[0051]I)制作控制面板:設計和制作控制面板使之包涵a)用于設置和顯示樣品臺傾斜角度的手動旋鈕和顯示屏，b)用于設置和顯示樣品臺平面單次旋轉角度的手動旋鈕和顯示屏，c)用于設置和顯示樣品臺平面兩次旋轉間隔時間的手動旋鈕和顯示屏，d)用于系統(tǒng)運行與紫外光的啟動開關，e)用于實時顯示系統(tǒng)運行時間的顯示屏，f)用于強制系統(tǒng)運行停止與紫外光關閉的開關
[0052]2)制作步進馬達的程控電路。
[0053]C、LED平行紫外光源:
[0054]本實用新型用于單一方向背向斜向曝光包括如下步驟:1)在光學鉻板上制作微型圖案；2)在鉻板甩光膠并做退火處理；3)在甩膠的鉻板安裝在旋轉樣品臺上，使光膠向下；4)調節(jié)曝光面與紫外光光束的相對角度，啟動曝光；5)停止曝光，光膠顯影和定影。
[0055]本實用新型用于斜角連續(xù)旋轉背向曝光包括如下步驟:I)在光學鉻板上制作微型圖案；2)在鉻板甩光膠并做退火處理；3)在甩膠的鉻板安裝在旋轉樣品臺上，使光膠向下；4)調節(jié)曝光面與紫外光光束的相對角度；5)調節(jié)樣品臺旋轉角度并啟動曝光；6)停止曝光，光膠顯影和定影。
[0056]以上所述的僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型創(chuàng)造構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。
【權利要求】
1.一種旋轉式三維曝光裝置，其特征在于:包括一個旋轉樣品臺(I)和驅動旋轉樣品臺(I)的第一步進馬達(2)，所述旋轉樣品臺(I)和第一步進馬達(2)垂直固定在一個旋轉可控的中軸(3)上，所述中軸(3)通過軸承(4)固定在機箱(5)上并由第二步進馬達(6)驅動，所述的旋轉樣品臺(I)上方設有LED平行紫外光源(8)。
2.根據權利要求1所述的一種旋轉式三維曝光裝置，其特征在于，所述的機箱(5)上設有控制面板(7)，控制面板(7)上設有顯示屏(14)，顯示屏(14)下方依次設有傾斜角旋鈕(9 )、步進角度旋鈕(10 )、間隔時間旋鈕(11)、啟動曝光按鈕(12 )和停止曝光按鈕(13 )。
3.根據權利要求2所述的一種旋轉式三維曝光裝置，其特征在于，所述的旋轉樣品臺(I)平面和LED平行紫外光源(8)的傾斜角可在0-90°范圍內任意調節(jié)。
4.根據權利要求3所述的一種旋轉式三維曝光裝置，其特征在于，所述的旋轉樣品臺(I)可在0-360°范圍內任意旋轉。
【文檔編號】G03F7/20GK203825361SQ201320715430
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2013年11月14日 優(yōu)先權日:2013年11月14日
【發(fā)明者】陳勇, 石劍, 唐亞東, 張正濤, 曹一平 申請人:武漢介觀生物科技有限責任公司, 江漢大學