一种利用激光干涉制备微结构的方法
【专利摘要】本发明涉及一种利用激光干涉制备微结构的方法，属于金属微加工领域。首先利用现有的激光干涉技术，通过双光束干涉在光刻胶的表面形成周期性微结构，改变激光束的数量和排列方式，可以在光刻胶的表面制备出各种二维和三维的周期结构，然后通过刻蚀的方式对金属镍片进行加工，能够在金属表面得到周期小于1um宽度的特征尺寸，此种加工方法简单，效率高，加工时间短，并且金属表面加工的微结构的特征尺寸更小。
【专利说明】一种利用激光干涉制备微结构的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于金属微加工领域。
【背景技术】
[0002]微型机械加工技术的发展刚刚经历了十几年，在加工技术不断发展的同时，发展了一批微小器件和系统，显示了巨大生命力。例如，周期性微结构在许多领域都有越来越重要的应用，可应用于高精度测量传感、高密度存储等的纳米光栅，制备仿生多功能超疏水表面，以及用作实现具有负折射率、超分辨的人工材料的纳米光子晶体等结构，作为大批量生产的微型机械产品，将以其价格低廉和优良性能赢得市场，在生物工程、化学、微分析、光学等领域有着潜在的巨大应用前景。而我们需要更加精密的加工方法，比如，磨料加工技术，电火花加工，电解加工，超声波加工，微波加工，激光加工，电子束加工，光刻加工，电铸加工坐寸ο
[0003]但是传统的飞秒激光直写和激光干涉技术是加工金属微结构的热门技术，飞秒激光直写技术虽然能在金属表面加工形状复杂的微结构，但是存在效率低，加工周期长，在金属表面加工的条纹和孔的特征尺寸都比较大，当在金属表面加工更小的特征尺寸的结构时就比较困难。而激光干涉技术是利用多束相干光的干涉在材料上形成周期性结构，可以通过改变激光束的数量和排列方式可以制备出各种二维和三维的周期结构，它的优点是能够快速地制备大面积微米尺度的周期结构，效率高、设备简单、能够满足大规模生产的要求。周期性结构可以直接利用大功率脉冲激光器在材料表面烧蚀得到结构，但干涉直接烧蚀金属得到的周期性结构都不是很明显，热效应明显，金属表面出现熔化和重铸的现象，达不到工业生产的要求。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种利用激光干涉制备微结构的方法，以解决热效应明显，金属表面出现熔化和重铸的现象，达不到工业生产要求的问题。
[0005]本发明采取的技术方案是:包括下列步骤:
(1)在金属衬底上旋涂光刻胶并进行前烘处理，其中需要控制涂胶的厚度；
(2)使用激光器多光束激光干涉，对光刻胶进行曝光处理，根据想制备的结构类型从而选择激光束的数量，排列方式和曝光次数；
(3)在烘箱中后烘处理，然后在显影液中显影得到周期性结构，
(4)在光刻胶的辅助下，在腐蚀溶液中对露出来的金属表面进行腐蚀，得到周期性微结构；
(5)去除未曝光过的光刻胶，然后对金属表面进行测量和观察。
[0006]本发明的优点是首先利用现有的激光干涉技术，通过双光束干涉在光刻胶的表面形成周期性微结构，改变激光束的数量和排列方式，可以在光刻胶的表面制备出各种二维和三维的周期结构，然后通过刻蚀的方式对金属镍片进行加工，能够在金属表面得到周期小于Ium宽度的特征尺寸，此种加工方法简单，效率高，加工时间短，并且金属表面加工的微结构的特征尺寸更小。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1是本发明加工过程示意图；
图2是一次双光束干涉得到的周期性结构示意图，我们可以控制曝光时间来改变条纹的宽度，通过控制干涉条纹的周期来改变条纹的间距，通过控制腐蚀液和金属反应的时间控制条纹的深度；
图3是两次双光束干涉之后得到的周期性结构、夹角呈90度的示意图，另外，选用不同的光刻胶时，得到不一样的微结构。例如，选择正胶时最后得到的圆柱阵列结构，而使用SU8负胶时得到的是孔的阵列结构。
【具体实施方式】
[0008]包括下列步骤:
(1)在金属衬底上旋涂光刻胶并进行前烘处理，其中需要控制涂胶的厚度；
(2)使用激光器多光束激光干涉，对光刻胶进行曝光处理，根据想制备的结构类型从而选择激光束的数量，排列方式和曝光次数；
(3)在烘箱中后烘处理，然后在显影液中显影得到周期性结构，
(4)在光刻胶的辅助下，在腐蚀溶液中对露出来的金属表面进行腐蚀，得到周期性微结构；
(5)去除未曝光过的光刻胶，然后对金属表面进行测量和观察。
【权利要求】
1.一种利用激光干涉制备微结构的方法，其特征在于包括下列步骤: (1)在金属衬底上旋涂光刻胶并进行前烘处理，其中需要控制涂胶的厚度； (2)使用激光器多光束激光干涉，对光刻胶进行曝光处理，根据想制备的结构类型从而选择激光束的数量，排列方式和曝光次数； (3)在烘箱中后烘处理，然后在显影液中显影得到周期性结构， (4)在光刻胶的辅助下，在腐蚀溶液中对露出来的金属表面进行腐蚀，得到周期性微结构； (5)去除未曝光过的光刻胶，然后对金属表面进行测量和观察。
【文档编号】B81C1/00GK104176700SQ201410461582
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年9月12日 优先权日:2014年9月12日
【发明者】张雷, 曹小文, 向如意, 王昕 , 孙慧超 申请人:吉林大学