[發明專利]用于亞微米增材制造的系統和方法

有效

• 申請號: 201880084642.0
• 申請日: 2018-12-06
• 公開（公告）號: CN111526979B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 蘇拉布·薩哈;羅伯特·帕納西;陳世祈
• 申請（專利權）人: 勞倫斯·利弗莫爾國家安全有限責任公司
• 主分類號: B29C64/268
• 分類號: B29C64/268;B23K26/342;B23K26/06;G02B27/10;G02B27/18;B29C64/386;B33Y10/00;B33Y70/00;B33Y30/00;B33Y50/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王萍;王鵬

公開了一種用于通過加工光敏聚合物抗蝕劑材料來執行增材制造操作以形成結構的設備。該設備可以包括：激光器，用于生成激光光束；以及可調掩模，用于接收該激光光束，該可調掩模具有光學色散元件。掩模將該激光光束分成多個出射光束，每個出射光束具有不同強度或相同強度的子集細光束，每個細光束從該掩模的照射區域的唯一子部分出射。準直儀對出射光束中的至少一個進行準直以形成準直光束。一個或更多個聚焦元件將準直光束聚焦為聚焦光束，該聚焦光束在抗蝕劑材料上或抗蝕劑材料內被投影為聚焦成像平面。所述聚焦光束同時照射抗蝕劑材料的層來以并行方式加工整個層。

相關申請的交叉引用

本申請是于2017年12月29日提交的美國專利申請第15/857,917號的國際申請，該美國專利申請第15/857,917號是于2017年10月31日提交的國際申請第PCT/US2017/059326號的部分延續。上述申請的全部公開內容通過引用并入本文。

政府權利聲明

美國政府根據美國能源部與勞倫斯利弗莫爾國家安全有限責任公司之間的關于勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的運營的合同號DE-AC52-07NA27344，享有本發明的權利。

技術領域

本公開內容總體上涉及通常被稱為3D打印(三維打印)的增材制造系統和方法，并且更具體地涉及用于使用多光子、非線性光吸收工藝的具有亞微米特征的結構的高速增材制造的方法和設備，其中所述系統和方法使得能夠制造小于衍射極限聚焦照射點的特征。

背景技術

該部分中的陳述僅提供與本公開內容有關的背景信息，并且可以不構成現有技術。

雙光子聚合，有時也被稱為雙光子光刻，是用于增材制造具有亞微米構建塊的復雜3D結構的當今流行的技術。該技術使用非線性光吸收工藝來聚合光敏聚合物抗蝕劑材料內部的亞微米特征。在對光致抗蝕劑體積內部的期望結構進行照射并且隨后顯影(洗掉未被照射的區域)之后，聚合的材料保持規定的三維形式。在2016年7月14日公布的美國專利公開第2016/0199935A1號中描述了可以被修改以用于雙光子聚合的系統的一個示例，該美國專利公開的全部內容在此通過引用并入本公開內容中。

雙光子聚合是使得能夠制造具有亞微米特征的大規模復雜3D結構的直接寫入技術。在該技術的最常用的實現形式中，通過串行寫入技術來實現復雜結構的寫入，其中，在3D空間中順序地掃描高光強度點以生成整個結構。由于串行寫入方案，寫入速率從根本上限于無法對大量的功能部件進行雙光子光刻。盡管過去已經嘗試經由并行化來增加速率，但是這種嘗試未能實現與利用點掃描串行技術可以實現的圖案復雜性相同程度的圖案復雜性。具體地，過去的并行化工作或者已經生成了相同特征的排列，或者已經用于打印不具有深度可分辨性的2D部件。