用于高分辨率制造的低成本显微投影光刻系统
发布时间：2023-12-04 14:43:13 阅读数： 198
a. 所采用的基于紫外LED的显微投影光刻系统的草图。 b. 工艺链示意图，包括从结构设计到最终投影光刻的各个步骤。上图和下图中的线条分别采用高成本目标和经济目标制作。作者：Lei Zheng、Tobias Birr、Urs Zywietz、Carsten Reinhardt 和 Bernhard Roth
集成光学信号分配、处理和传感网络要求波导、分光器、光栅和光学开关等基本光学元件微型化。要实现这一目标，就需要能够进行高分辨率制造的制造方法。
弯曲和环形谐振器等曲面元件的制造尤其具有挑战性，因为它们需要更高的分辨率和更低的侧壁粗糙度。此外，精确控制绝对结构尺寸的制造技术也势在必行。
目前已开发出多种用于亚波长高分辨率制造的技术，如激光直写、多光子光刻、电子束光刻、离子束光刻和多米诺光刻。然而，这些技术成本高、复杂且耗时。纳米压印光刻技术是一种新兴的复制技术，非常适合高分辨率和高效制造。然而，它需要高质量的母版，而母版通常是用电子束光刻技术制作的。
在《Light：Advanced Manufacturing 》上一篇新的论文中，汉诺威莱布尼茨大学（Leibniz University Hannover ）的科学家 Lei Zheng 博士等人开发了一种低成本、用户友好的制造技术，称为基于紫外 LED 的显微镜投影光刻技术（MPP），可在几秒钟内快速制造出高分辨率的光学元件。这种方法可在紫外线照射下将光掩模上的结构图案转移到光阻涂层基底上。
MPP 系统以标准光学和光学机械元件为基础。光源没有使用汞灯或激光，而是使用了成本极低的波长为 365 nm紫外LED。
研究人员开发了一种工艺，用于获得 MPP 所需的结构图案铬掩膜。它包括结构设计、在透明箔上印刷以及将图案转移到铬光掩膜上。他们还为光掩膜的制备建立了光刻装置。通过这种装置和随后的湿蚀刻工艺，可将透明箔上打印的结构图案转移到铬光掩膜上。
MPP 系统可以制造出特征尺寸小至85 nm的高分辨率光学元件。这与多光子和电子束光刻等更为昂贵和复杂的制造方法的分辨率相当。MPP 可用于制造微流控设备、生物传感器和其他光学设备。
研究人员开发的这种制造方法是光刻技术领域的一大进步，可快速、高分辨率地制造光学元件。它特别适用于对快速原型和低成本制造有重要要求的应用领域。例如，它可用于开发用于生物医学研究的新型光学设备，或用于消费电子应用的新型MEMS设备原型。
更多信息： Lei Zheng 等，基于紫外发光二极管的显微投影光刻技术实现了低于 100 nm的特征尺寸，《Light: Advanced Manufacturing 》（2023 年）。
