激光直寫無掩膜光刻機在3D灰度曝光的應用

　　激光直寫無掩膜光刻機是一種利用圖形化DMD微鏡矩陣控制的直寫曝光光刻設備。該設備可以在無需曝光掩膜版的條件下，根據用戶研究需要，直接在光刻膠樣品表面上照射得到含有3D灰度信息的曝光圖案，為微流控、MEMS、半導體、自旋電子學等研究領域提供方便高效的微加工方案。

　　

　　此外，它還具備結構緊湊（70cm×70cm×70cm）、高直寫速度，高分辨率（XY~0.6μm）的特點。采用集成化設計，全自動控制，可靠性高，操作簡便。目前在國內擁有包括清華大學、北京大學、中國科技大學、南京大學等100余家應用單位，受到廣泛的認可和好評。

　　

　　結合直寫曝光原理，通過軟件后臺控制DMD微鏡矩陣的開合時間，或結合樣品表面的曝光深度，進而可以實現0-255階像素級3D灰度直寫。為上述相關研究領域內的3D線性灰度結構應用提供了便捷有效的實驗方案。

　　

　　利用激光直寫無掩膜光刻機在光刻膠樣品表面上實現的3D灰度直寫曝光結果，其中左上、左下為灰度設計原圖，右上、右下為對應灰度曝光結果，右上蓮花圖案實際曝光面積為380×380um，右下山水畫圖案實際曝光面積為500×500μm

　　

　　利用無掩膜光刻機的灰度直寫技術在硅基表面實現一系列高質量的3D灰度圖形轉移，研究人員通過調整激光直寫聚焦深度以及優化離子刻蝕工藝，獲得具有良好側壁平滑特征的任意3D灰度結構，其側壁的表面粗糙度低于3nm，相較此前報道的其他方式所獲得的3D灰度結構，表面平滑性表現出顯著的優勢。

　　

　　利用激光直寫曝光技術，不僅可以直接制備任意形狀的硅基微納灰度結構，而且可以將制備的3D結構作為模具、電鍍模板或犧牲層來應用在其他材料上，如聚合物、金屬或玻璃等。這種直觀化的激光直寫技術在諸多維納器件研究領域中表現出顯著的應用優勢和開發前景。