引言

在過(guò)去的二十年中，市場(chǎng)對(duì)大量N灰度級(jí)三維微納米元件的需求一直很活躍?；阢U筆束的光刻技術(shù)，我們可以生產(chǎn)出精確的組件，但目前需要更長(zhǎng)的時(shí)間去處理。使用X射線(xiàn)光刻制作的典型高縱橫比結(jié)構(gòu)，對(duì)膜的粗糙度或沉積在X射線(xiàn)掩模中作為吸收劑的晶粒尺寸并不太敏感，因?yàn)槌斯δ芙Y(jié)構(gòu)之外的光致抗蝕劑已經(jīng)被完全蝕刻掉。

因此，蝕刻表面的精細(xì)度并不重要。相比之下，我們的工作需要生成1800個(gè)灰度級(jí)。由于這些微型組件后來(lái)用作功能性光學(xué)組件，因此蝕刻表面的粗糙度和側(cè)壁的精細(xì)度至關(guān)重要。

實(shí)驗(yàn)與討論

微型組件直接蝕刻到塊狀聚合物片上，或沉積在具有種子層的硅（Si）或玻璃基板上的薄膜上，如圖1所示。我們?cè)谑褂帽∧さ那闆r下，基板首先用丙酮、IPA 和去離子水清洗，然后在180℃下熱處理約10分鐘以去除任何殘留水分。之后在基材上涂一層粘合促進(jìn)劑，以提高聚合物與基材之間的粘合力。

圖1：沉積種子層或金屬層基板電鍍和薄光刻膠圖案使用x射線(xiàn)圖

圖2：通過(guò)X射線(xiàn)掩模選擇性地曝光光刻膠

當(dāng)使用基于膜的單一X射線(xiàn)掩模時(shí)，光刻膠曝光部分的聚合物鏈被破壞或交聯(lián)，從而使曝光變得相當(dāng)簡(jiǎn)單直接，如圖2所示。首先，通過(guò)專(zhuān)門(mén)定義的固定裝置將襯底和掩模牢固地固定在微控制器頂部的樣品臺(tái)上，使用另一個(gè)夾具將第二個(gè)掩模放置在掩模和基板組件的頂部。完成后，將樣品從曝光室中取出，并再次與第二個(gè)掩模重新對(duì)齊以進(jìn)行第二組曝光，然后進(jìn)行照射。

曝光的樣品從掃描室中卸載并從可移動(dòng)的平臺(tái)上移除。然后將其放入烘箱中，加熱至 90℃并退火過(guò)夜，作為應(yīng)力釋放、結(jié)構(gòu)和表面改進(jìn)的手段，這是退火的典型目的。

然而，在薄膜沉積在基板上的情況下，退火工藝并未顯著改善粗糙度或表面輪廓，因此未應(yīng)用。退火過(guò)程完成后，烘箱降溫，取出樣品進(jìn)行顯影。據(jù)觀察，在沒(méi)有曝光后退火的情況下，由于聚合物脫氣產(chǎn)生的氣體被截留，導(dǎo)致樣品內(nèi)部形成氣泡。

結(jié)論

總之，英思特已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種用于以可擴(kuò)展的方式對(duì)光學(xué)質(zhì)量的三維微組件進(jìn)行微加工，從而滿(mǎn)足工業(yè)應(yīng)用的需要的方法。結(jié)合納米壓印等成熟的工業(yè)技術(shù)，英思特還證明了可以以金屬模具的形式復(fù)制這種精細(xì)的組件。使用這樣的金屬模具可以將制造能力提高一到兩個(gè)數(shù)量級(jí)。

雖然同步加速器不直接用作工業(yè)的主力，但它可以作為在晶圓級(jí)上生成高精度微型組件的基礎(chǔ)，然后可以復(fù)制并應(yīng)用于納米壓印以滿(mǎn)足工業(yè)需求。

審核編輯 黃宇