[发明专利]用于表面微观纹理化的光学掩模的制造系统和方法，以及表面微观纹理化的装置和方法

说明书

本发明涉及一种用于表面微观纹理化的光学掩模(35)的制造系统(2)，所述系统(2)包括：具有待纹理化的表面(11)的基板(10)；覆盖基板(10)表面(11)并具有暴露于外部环境的外表面(21)的材料层(20)；生成和沉积装置，用于在所述材料层(20)的外表面(21)上生成和沉积液滴(30)，所述液滴通过冷凝形成特定的排列(31)，从而在所述材料层(20)的外表面(21)上形成光学掩模(35)。本发明还涉及包括所述类型的系统(2)的处理装置。本发明还涉及制备掩模的方法以及表面微观纹理化方法。

本发明涉及一种用于表面微观纹理化的光学掩模的制造系统和方法。本发明还涉及一种用于表面微观纹理化的装置和方法。

在本发明中，所述光学掩模由沉积在一种暴露于外部环境的表面上的液滴构成。根据第一实施例，所述液滴被用作聚焦光学器件，以将光通量会聚在表面上。根据第二实施例，所述液滴被用作掩蔽光学器件，以阻挡取向到表面上的光通量。

本发明的领域是掩蔽方法，以及表面微观纹理化方法，特别是通过光刻和激光蚀刻。

目前，存在使表面纹理化的多种方法。这些方法可以分为两类，即一方面是直接方法，另一方面是涉及使用掩模的间接方法。在这种情况下，得到的结构对应于掩模的负面。

直接纹理化方法可以采用UV光束、电子束(“e束”)、激光束、快原子轰击(FAB)、反应离子束蚀刻(RIBE)。这些方法可以通过直接烧蚀表面来获得复杂和多样化的形状，但是不适合于构造大的表面区域和非平面的基板。此外，这些方法通常具有高成本。以下出版物[1]和[2]涉及这些方法。

间接纹理化方法可以采用振幅掩模、相位掩模、纳米珠、干涉光刻、脱湿。然而，这些方法也有其固有的缺点。

振幅掩模和相位掩模的原理在于表面的光照存在对比，从而在光敏材料层中获得周期性图案(衍射光栅)。它们对于小周期定制可能是昂贵的，它们是微米级或亚微米级(通过电子束制造)，并且所制得的结构的尺寸和形状方面缺乏灵活性。结构的尺寸取决于掩模的尺寸。得到的结构是高度相干的，即它们具有相关波长的规则周期。然而，这些方法难以处理大表面。以下出版物[3]涉及这些方法。

全息术使用激光束，所述激光束被分成两束，然后在覆盖有光敏树脂的样本的表面上重新合并。然后形成的干涉图(周期强度条纹)决定了所得到的衍射光栅。全息术可以在所得结构的周期内起作用，但需要使用激光和复杂的光学组件。虽然这需要大量的设备，但可以处理大的表面。以下出版物[4]涉及这种方法。

使用聚焦光或用作掩模的纳米珠(胶体刻蚀)，可进行具有周期性结构的大表面的纹理化。然而，珠子的尺寸被预先设定。该方法需要具有用于沉积 Langmuir-Blodgett型薄膜的机器。在这种情况下，图案是由珠子的尺寸赋予的。以下出版物[5]涉及这种方法。

脱湿法通过作用于贵金属层的表面张力而形成金属纳米颗粒。通过物理气相沉积(PVD)，用贵金属(例如金、银)纳米层覆盖表面。在高温下，所述沉积层形成贵金属纳米颗粒，以使其表面能最小化。因此，脱湿法不适用于对高温或真空敏感的表面的纹理化。此外，形成的颗粒的测量值仅为几十纳米。以下出版物[6]涉及这种方法。

纳米压印光刻(NIL)使用一个器具(或模具)通过在可延展树脂层上施加压力来印制形状。接下来通过在紫外线灯泡下曝光或通过缓慢冷却树脂层来稳定所印制的形状。该步骤通过聚合物链的交联促进树脂的硬化。纳米压印光刻具有廉价的优点，但是在一定次数的使用之后可以观察到器具的损坏。去除步骤也是敏感的，并且可能在结构中留下缺陷。以下出版物[7]涉及这种方法。

前文提及的出版物的参考书目如下：

[1]飞秒激光诱导的硅表面介孔结构，Xianhua Wang,Feng Chen,Hewei Liu,Weiwei Liang,Qing Yang,Jinhai Si,Xun Hou,Optics Communications 284(2011) 317–321.