Uygun fiyatlı mikroskobik fotolitografi sistemi üretim doğruluğunu artırır

Entegre optik sinyal dağıtımı, işleme ve algılama ağları, dalga kılavuzları, ayırıcılar, ızgaralar ve optik anahtarlar gibi temel optik öğelerin minyatürleştirilmesini gerektirir. Bunu başarmak için yüksek hassasiyette üretime olanak tanıyan üretim yöntemlerine ihtiyaç vardır. Dirsekler ve toroidal rezonatörler gibi kavisli elemanların üretimi özellikle zordur çünkü bunlar daha yüksek hassasiyet ve daha düşük yan duvar pürüzlülüğü gerektirir. Ayrıca mutlak yapı boyutlarının hassas kontrolüne sahip üretim teknikleri de esastır.

Dalga boylarının altında yüksek hassasiyetli üretim için doğrudan lazer yazma, çoklu foton litografi, elektron ışın litografisi, iyon ışın litografisi ve domino litografi gibi birçok teknik geliştirilmiştir. Ancak bu teknikler pahalı, karmaşık ve zaman alıcıdır. Nanolitografi, yüksek hassasiyetli ve verimli üretim için çok uygun, yeni ortaya çıkan bir kopyalama teknolojisidir. Bununla birlikte, genellikle elektron ışın litografisi kullanılarak üretilen yüksek kaliteli ana damgalara ihtiyaç vardır.

Light: Advanced Manufacturing dergisinde yayınlanan yeni bir makalede bilim insanları Dr.-Ing. Li Cheng ve diğerleri. Leibniz Üniversitesi'nden Hannover, optik elemanların saniyeler içinde hızlı, yüksek hassasiyetli üretimi için UV bazlı mikroskobik projeksiyon fotolitografi (MPP) adı verilen düşük maliyetli, kullanımı kolay bir üretim tekniği geliştirdi. Bu yaklaşım, bir fotomask üzerindeki yapı desenlerini UV aydınlatma altında fotorezist kaplı bir alt tabakaya aktarır.

MPP sistemi standart optik ve mekanik elemanlara dayanmaktadır. Işık kaynağı olarak cıvalı lamba veya lazer yerine 365 nm dalga boyuna sahip çok düşük maliyetli bir UV-LED lamba kullanılıyor.

Araştırmacılar, MPP'de gerekli olan yapısal desene sahip krom maskesini elde etmek için daha önce bir süreç geliştirdiler. Yapının tasarlanmasını, şeffaf folyoya basılmasını ve modelin krom fotomaske aktarılmasını içerir. Fotomaske hazırlamak için de litografi düzeneği kurmuşlar. Şeffaf folyo üzerine basılan yapı desenleri, bu kurulum ve ardından gelen ıslak aşındırma işlemi kullanılarak krom fotomaskeye aktarılabilir.

MPP sistemi, 85 nm'ye kadar özellik boyutlarına sahip yüksek çözünürlüklü optik elemanlar üretebilir. Bu, çoklu foton ve elektron ışınlı litografi gibi daha pahalı ve karmaşık üretim yöntemlerinin hassasiyetiyle karşılaştırılabilir. MPP, mikroakışkan cihazlar, biyosensörler ve diğer optik cihazların imalatında kullanılabilir.

Araştırmacılar tarafından geliştirilen bu üretim yaklaşımı, optik elemanların hızlı, yüksek hassasiyette yapılandırılması için litografi alanında büyük bir ilerlemedir. Özellikle hızlı prototipleme ve düşük maliyetli üretim gerektiren uygulamalar için uygundur. Örneğin biyomedikal araştırmalar için yeni optik cihazlar geliştirmek veya tüketici elektroniği uygulamaları için yeni MEMS cihazlarının prototipini yapmak için kullanılabilir.