顯微鏡投影光刻實(shí)現(xiàn)在幾秒內(nèi)高分辨率制造

最新發(fā)表在《光：先進(jìn)制造》上的一篇新論文中，德國(guó)漢諾威萊布尼茨大學(xué)科學(xué)家開(kāi)發(fā)了一種低成本且用戶友好的制造技術(shù)——基于UV-LED的顯微鏡投影光刻（MPP），能在幾秒鐘內(nèi)以快速高分辨率制造光學(xué)元件。這種方法能在紫外光照射下，將光掩模上的結(jié)構(gòu)圖案轉(zhuǎn)移到光刻膠涂層的基板上。

集成的光信號(hào)想要實(shí)現(xiàn)多種功能，都離不開(kāi)基本光學(xué)元件的小型化，例如波導(dǎo)、分路器、光柵和光開(kāi)關(guān)。這也意味著需要一種能實(shí)現(xiàn)高分辨率制造的方法。

目前已存在幾種用于亞波長(zhǎng)高分辨率制造的技術(shù)，例如直接激光寫(xiě)入、多光子光刻、電子束光刻、離子束光刻和多米諾骨牌光刻，然而，這些技術(shù)均成本高昂、復(fù)雜且耗時(shí)。納米壓印光刻雖然非常適合高分辨率與高效制，但是它同時(shí)也需要高質(zhì)量的“母機(jī)”。

此次的MPP系統(tǒng)，基于標(biāo)準(zhǔn)的光學(xué)和光機(jī)械元件，研究團(tuán)隊(duì)使用波長(zhǎng)為365納米的極低成本UV-LED代替汞燈或激光作為光源。

團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種工藝來(lái)獲得MPP所需的結(jié)構(gòu)圖案化鉻掩模。它包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、在透明箔上印刷以及將圖案轉(zhuǎn)移到鉻光掩模上。他們還建立了用于制備光掩模的光刻裝置。這種設(shè)置和隨后的濕法蝕刻工藝，可將印刷在透明箔上的結(jié)構(gòu)圖案轉(zhuǎn)移到鉻光掩模上。

圖片:43b52860bd314d9d8ba43767f4a54f23.jpg

A：采用基于UV—LED的顯微鏡投影光刻系統(tǒng)的草圖；B：工藝鏈?zhǔn)疽鈭D，包括從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)到最終投影光刻的步驟；C：使用MPP制造的高分辨率光柵；D：通過(guò)MPP實(shí)現(xiàn)的低于200納米的特征尺寸。上部和下部所示的線條分別使用昂貴的物鏡和經(jīng)濟(jì)物鏡制造。

MPP系統(tǒng)可制造出特征尺寸（半導(dǎo)體器件中的最小尺寸）低至85納米的高分辨率光學(xué)元件。這與更昂貴和更復(fù)雜的制造方法（如多光子和電子束光刻）的分辨率相當(dāng)。MPP還可用于制造微流控器件、生物傳感器和其他光學(xué)器件。

這種制造方法被視為光刻領(lǐng)域的重大進(jìn)步，可用于光學(xué)元件的快速和高分辨率結(jié)構(gòu)。它特別適用于需要快速原型制作和低成本制造的應(yīng)用。例如，它可用于開(kāi)發(fā)生物醫(yī)學(xué)研究的新型光學(xué)器件，或用于消費(fèi)電子的新型微機(jī)電系統(tǒng)器件原型設(shè)計(jì)。