以下是關于納米激光直寫系統的詳細使用指南,涵蓋原理、操作流程及注意事項:
一、系統原理與核心組件
納米激光直寫技術通過高精度激光束在光敏材料表面直接書寫微納結構,無需傳統掩模,適用于柔性電子、光子器件等領域。其核心包括:
- 光源系統:多采用紫外/飛秒激光器,波長越短可實現更小聚焦光斑(如355nm紫外激光可達亞微米級)。
- 運動平臺:氣浮導軌+壓電陶瓷驅動器組合,實現納米級定位精度。
- 物鏡系統:高數值孔徑(NA>0.8)物鏡壓縮光斑尺寸,提升能量密度。
- 控制系統:計算機協調激光脈沖頻率、掃描速度與平臺移動,支持Gerber/DXF文件導入。
二、全流程操作詳解
1. 前期準備階段
- 基板預處理:硅片需經Piranha溶液清洗去除有機物,玻璃基底預涂增粘劑(如HMDS)增強光刻膠附著力。
- 涂膠工藝:旋涂光刻膠(SU-8/PMMA)時,轉速梯度設置為低速起步(500rpm/s升至3000rpm),厚度誤差控制在±5%。軟烘環節(90℃/2min)驅除溶劑殘留。
- 防震措施:啟動隔振臺,關閉空調出風口,實驗室溫濕度穩定在22±1℃/45%RH以下。
2. 曝光關鍵步驟
- 焦點校準:使用激光干涉儀實時監測焦平面位置,誤差≤±0.1μm。Z軸微調步進精度達0.01μm。
- 劑量優化:通過矩陣實驗確定最佳單脈沖能量(典型值μJ級)與重復頻率(kHz量級)。例如,SU-8膠常用劑量范圍為10-50mJ/cm²。
- 動態補償:針對曲面基底啟用自動高度追蹤功能,保持恒定工作距離。傾斜角超過5°時需修正投影畸變。
3. 顯影與后處理
- 正膠顯影:MF-319顯影液浸泡時間依厚度而定(1μm厚約60s),輕柔搖動避免剝離。負膠則需異丙醇定影。
- 硬烤固化:階梯升溫至150℃維持30分鐘,交聯聚合物網絡。降溫速率≤5℃/min防止龜裂。
- 殘余清除:氧 plasma灰化去膠渣,參數設置為功率80W、氣壓50Pa、時長120s。
三、日常維護規范
- 光學元件保養:每月用無塵棉簽蘸無水乙醇擦拭物鏡,禁止觸碰鍍膜層。每半年檢測準直性。
- 機械傳動潤滑:Y軸導軌定期涂抹低溫潤滑脂(適用-40℃~+80℃),避免油脂污染光學窗口。
- 軟件備份策略:每周導出項目文件至獨立硬盤,重要參數加密存檔。重裝系統前務必卸載驅動。
- 安全防護升級:加裝紅外感應急停按鈕,激光泄露量嚴格控制在Class I安全標準內。