[发明专利]纳米图形化衬底制备装置与方法

权利要求书

1.一种纳米图形化衬底制备装置，包括光学系统、运动系统、检测系统和控制系统，其特征在于：所述光学系统包括光源、具有空间位相混合光场调制功能的混合调制系统、部分反射镜，以及由透镜组和物镜组组成的双远心光学系统，所述混合调制系统包括位相调制器件、空间光调制器件以及用于将所述位相调制器件的输出面与所述空间光调制器件的输出面重合的整合光学系统。

2.如权利要求1所述的纳米图形化衬底制备装置，其特征在于：所述空间光调制器件是光寻址液晶光阀、电寻址薄膜晶体管驱动液晶显示器、数字微镜器件或硅基液晶中的一种，或者所述空间光调制器件直接为透射光阑。

3.如权利要求1所述的纳米图形化衬底制备装置，其特征在于：所述位相调制器件为衍射光学元件所述衍射光学元件包括衍射光栅或二元光学器件。

4.如权利要求1所述的纳米图形化衬底制备装置，其特征在于：所述光源为脉冲激光器。

5.如权利要求1所述的纳米图形化衬底制备装置，其特征在于：所述运动系统包括精密运动工件台和Z向运动轴。

6.如权利要求1所述的纳米图形化衬底制备装置，其特征在于：所述检测系统包括用于检测物镜组聚焦状态的物镜聚焦检测单元以及用于监视干涉光斑的成像状态的CCD器件。

7.如权利要求6所述的纳米图形化衬底制备装置，其特征在于：所述物镜聚焦检测单元通过一块设置在物镜组上方的部分反射镜接受物镜组下方的成像信息，从而判断该物镜组的聚焦状态，并在离焦时反馈给控制系统以采取一个调焦措施。

8.如权利要求1所述的纳米图形化衬底制备装置，其特征在于：所述控制系统包括控制计算机和控制驱动单元。

9.一种纳米图形化衬底制备方法，使用如权利要求1至8任意一项所述的纳米图形化衬底制备装置，其特征在于，包括步骤：

提供一块衬底，该衬底的至少一个表面涂布有光刻胶；

将上述衬底固定于精密运动工件台上，使具有光刻胶面向上；

根据预定的曝光图形选择位相调制器件，并在控制系统中输入曝光参数；

启动检测系统，对光学系统的图像成形信息和对焦情况做检测；

开始曝光，按所述曝光参数，在衬底的光刻胶上形成干涉点阵；

对衬底上的光刻胶进行显影，形成光子晶体掩模，然后以湿法或干法刻蚀在衬底上制作出光子晶体。

10.如权利要求9所述的纳米图形化衬底制备方法，其特征在于：当采用衍射光栅为位相调制器件时，曝光采用2次或3次的叠加曝光，形成正交点阵或蜂窝点阵分布的纳米结构；在一次曝光之后，还包括调节光学系统和精密运动工件台之间的相对角度，并严格按照前一次曝光的图形进行对位，实施第二次或第三次曝光。

11.如权利要求9所述的纳米图形化衬底制备方法，其特征在于：所述曝光参数包括空间光调制器件的图形、位相参数、整个光学系统的缩放倍数、曝光启始位置、终点位置、单次曝光时间、曝光强度、每次曝光之间的移动步长和间隔时间、每次曝光的聚焦状态，以及曝光过程中，各个检测系统的运作情况。

12.如权利要求11所述的纳米图形化衬底制备方法，其特征在于：所述曝光图形的大小和形状等同于一个LED芯片的尺寸，所述每次曝光之间的移动步长和间隔时间使曝光形成的单次曝光图形的分布与所有LED芯片在晶圆上的位置对应。

13.如权利要求11所述的纳米图形化衬底制备方法，其特征在于：所述每次曝光之间的移动步长和间隔时间使光斑依次拼接，形成完整大面积连续的光子晶体结构图形，以降低后道工艺中的对准等要求。

14.如权利要求13所述的纳米图形化衬底制备方法，其特征在于：所述每次曝光之间的移动步长和间隔时间使视场重叠曝光，实现相同曝光图形在同一区域的多次曝光，以提高曝光的均匀性。