显微镜投影光刻实现在几秒内高分辨率制造

最新发表在《光：先进制造》上的一篇新论文中，德国汉诺威莱布尼茨大学科学家开发了一种低成本且用户友好的制造技术——基于UV-LED的显微镜投影光刻（MPP），能在几秒钟内以快速高分辨率制造光学元件。这种方法能在紫外光照射下，将光掩模上的结构图案转移到光刻胶涂层的基板上。

集成的光信号想要实现多种功能，都离不开基本光学元件的小型化，例如波导、分路器、光栅和光开关。这也意味着需要一种能实现高分辨率制造的方法。

目前已存在几种用于亚波长高分辨率制造的技术，例如直接激光写入、多光子光刻、电子束光刻、离子束光刻和多米诺骨牌光刻，然而，这些技术均成本高昂、复杂且耗时。纳米压印光刻虽然非常适合高分辨率与高效制，但是它同时也需要高质量的“母机”。

此次的MPP系统，基于标准的光学和光机械元件，研究团队使用波长为365纳米的极低成本UV-LED代替汞灯或激光作为光源。

团队开发了一种工艺来获得MPP所需的结构图案化铬掩模。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模上。他们还建立了用于制备光掩模的光刻装置。这种设置和随后的湿法蚀刻工艺，可将印刷在透明箔上的结构图案转移到铬光掩模上。

图片:43b52860bd314d9d8ba43767f4a54f23.jpg

A：采用基于UV—LED的显微镜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步骤；C：使用MPP制造的高分辨率光栅；D：通过MPP实现的低于200纳米的特征尺寸。上部和下部所示的线条分别使用昂贵的物镜和经济物镜制造。

MPP系统可制造出特征尺寸（半导体器件中的最小尺寸）低至85纳米的高分辨率光学元件。这与更昂贵和更复杂的制造方法（如多光子和电子束光刻）的分辨率相当。MPP还可用于制造微流控器件、生物传感器和其他光学器件。

这种制造方法被视为光刻领域的重大进步，可用于光学元件的快速和高分辨率结构。它特别适用于需要快速原型制作和低成本制造的应用。例如，它可用于开发生物医学研究的新型光学器件，或用于消费电子的新型微机电系统器件原型设计。