用于高分辨率制造的低成本显微投影光刻系统

集成光信号分配、处理和传感网络需要小型化基本光学元件，如波导、分光器、光栅和光开关。为了实现这一目标，需要能够实现高分辨率制造的方法。

弯曲元件（如弯管和环形谐振器）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，必须采用精确控制绝对结构尺寸的制造技术。

已经开发了几种用于亚波长高分辨率制造的技术，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光刻。然而，这些技术成本高、复杂且耗时。纳米压印光刻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，通常使用电子束光刻来生产。

新发表在《光：先进制造》的一篇论文中，来自汉诺威莱布尼兹大学的科学家Lei Zheng博士等人开发了一种低成本、用户友好的制造技术，称为基于紫外发光二极管的显微投影光刻（MPP），用于在几秒钟内快速高分辨率制造光学元件。这种方法在紫外光照射下将光掩模上的结构图案转移到涂有光致抗蚀剂的基板上。

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200nm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系统基于标准光学和光机械元件。使用波长为365nm的极低成本UV-LED作为光源，而不是汞灯或激光。

研究人员开发了一种前处理工艺，以获得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。他们还建立了一个光刻装置来制备光掩模。通过该装置和随后的湿法蚀刻工艺，可以将印刷在透明箔上的结构图案转移到铬光掩模上。

MPP系统可以制造特征尺寸低至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可用于制造微流体设备、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在光刻领域取得了重大进展，可用于光学元件的快速和高分辨率结构化。它特别适合于快速原型设计和低成本制造重要的应用。例如，它可以用于开发用于生物医学研究的新型光学设备，或为消费电子产品应用原型化新型MEMS设备。