[发明专利]一种MEMS探针激光刻蚀方法

权利要求书

1.一种MEMS探针激光刻蚀方法，其特征在于，应用于MEMS探针激光刻蚀装置，在所述MEMS探针激光刻蚀装置中，按照光线传播方向，依次设置弧形光源(1)，螺旋通槽板(2)，直线通槽板(3)，物镜(4)，单晶硅圆片(5)和四维台(6)；

所述弧形光源(1)的每一点到物镜(4)中心距离相同，即弧形光源(1)的形状为以物镜(4)中心为圆心的圆弧形；弧形光源(1)每一点的切线均与该点到物镜(4)中心的连线垂直；

所述螺旋通槽板(2)包括开有螺旋通槽的第一底板(2-1)和截面为圆环形的第一侧边(2-2)，所述第一侧边(2-2)的外表面设置有齿，形成齿轮结构，所述螺旋通槽的螺旋线满足如下关系：

l(α)＝l₀-kα

其中，l₀为螺旋线距离第一底板(2-1)圆心的最大距离，在螺旋通槽与直线通槽交点到第一底板(2-1)圆心的距离为所述最大距离时，定义第一底板(2-1)所处位置为初始位置；k为系数，具有长度/弧度的量纲，α为弧度，l(α)表示螺旋线从初始位置转动α后，螺旋通槽与直线通槽交点到第一底板(2-1)圆心的距离；

所述直线通槽板(3)包括开有直线通槽的第二底板(3-1)和截面为圆环形的第二侧边(3-2)，所述第二侧边(3-2)的内圆直径大于第一侧边(2-2)的外圆直径，所述第二底板(3-1)上表面与第一底板(2-1)下表面紧贴；

所述单晶硅圆片(5)上表面与第二底板(3-1)分别位于物镜(4)的像面和物面，单晶硅圆片(5)能够在四维台(6)的承载下完成四维运动；

所述四维台(6)能够完成三维平动和一维转动，所述转动在弧形光源(1)与光轴所确定的平面内进行；

所述MEMS探针激光刻蚀方法包括以下步骤：

步骤a、参数计算

根据单晶硅圆片(5)的刻蚀间距d，得到电机(8)的步进角度Δβ为：

其中，

k为第一底板(2-1)螺旋通槽螺旋线具有长度/弧度量纲的系数；

l₁为第二底板(3-1)到物镜(4)中心的距离；

l₂为单晶硅圆片(5)上表面到物镜(4)中心的距离；

d₁为第一侧边(2-2)的分度圆直径；

d₂为齿轮(7)的分度圆直径；

步骤b、初始位置调整

步骤b1、将旋转螺旋通槽板(2)至初始位置，将第一刻蚀点移动至光轴；

步骤b2、调整四维台(6)：

向上移动：

向右移动：

逆时针转动：

其中，

l₀为螺旋线距离第一底板(2-1)圆心的最大距离；

h₁为单晶硅圆片(5)的厚度；

h₂为四维台(6)转轴中心到上表面的距离；

步骤c、激光刻蚀

点亮弧形光源(1)至刻蚀完成；

步骤d、进度判断

判断现在的刻蚀行是否刻蚀完成，如果：

是，四维台(6)向前或向后移动，进入下一行刻蚀；

否，进入步骤e；

步骤e、调整四维台(6)和电机(8)

具体为：

四维台(6)向下移动：

(h₁+h₂)·cosγ₂-d·sinγ₂-(h₁+h₂)·cosγ₁

四维台(6)向左移动：

四维台(6)顺时针转动：

γ₁-γ₂

电机(8)转动：

其中，

γ₁为在当前刻蚀点，光束与光轴的夹角；

γ₂为在下一刻蚀点，光束与光轴的夹角；

返回步骤c。