微透镜列阵成像光刻技术_张为国

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1、第39卷第3期红外与激光工程2010年6月Vol.39No.3InfraredandLaserEngineeringJun.2010微透镜列阵成像光刻技术张为国，董小春，杜春雷(中国科学院光电技术研究所，四川成都610209)摘要：介绍了一种利用微透镜列阵投影成像光刻的周期微纳结构加工方法。该方法采用商业打印机在透明薄膜上打印的毫米至厘米尺寸图形为掩模，以光刻胶作为记录介质，以微透镜列阵为投影物镜将掩模缩小数千倍成像在光刻胶上，曝光显影后便可制备出微米、亚微米特征尺寸的周期结构列阵。基于该方法建立了

2、微透镜列阵成像光刻系统，并以制备800nm线宽、50mm×50mm面积的图形列阵为例，实现了目标图形的光刻成形，曝光时间仅为几十秒，图形边沿粗糙度低于100nm。该方法系统结构简单、掩模制备简易、曝光时间短；为周期微纳结构的低成本、高效率制备提供了有效途径。关键词：微纳光学；成像光刻；微透镜列阵；微纳结构中图分类号：O43文献标识码：A文章编号：1007-2276(2010)03-0469-04Microlensarrayimaging-basedphotolithographytechniqueZ

3、HANGWei-guo,DONGXiao-chun,DUChun-lei(InsitituteofOpticsandElectronics,ChineseAcademyofSciences,Chengdu610209,China)Abstract:Aperiodicmicrostructurefabricationmethodbyuseofmicrolensarrayimagingphotolitho-graphywaspresented.Inthismethod,macroscopic(mm-～c

4、m-sized)transparentfilmswereusedasthemasks,andphotoresistwasusedastherecordingmedium.Themaskimagewasprojectedontothephotoresistbyuseofthemicrolensarraywiththousandfoldsizeshrinkage,andaperiodicpatternwithmicro/sub-micrometerfeaturesizecouldbeformedafte

5、rexposure.Themicrolensarrayimagingphotolithographysystembasedonthismethodwasestablished,andanarraypatternwith800nmlinewidthandanareaof50mm×50mmwasfabricatedasanexample.Itonlytookusdozensofsecondstofabricatethesearraypatterns,andtheroughnessoftheimagewa

6、slessthan100nm.Themainadvantagesofthismethodincludeinexpensiveandsimpleequipmentsystem,easyimagefabricationandshortexposuretime.Experimentsshowthatmicrolensimagingphotolithographyisapromisingtechnologytofabricatemicro/nano-structuredmaterialandelementw

7、ithlowcostandhighefficiency.Keywords:Micron/nano-optics;Imagingphotolithography;Microlensarray;Micro/nano-structures收稿日期：2009-08-10；修订日期：2009-09-05基金项目：863计划资助项目(2007AA03Z332)作者简介：张为国(1983-)，男，安徽宿州人，硕士生，主要研究方向为微纳光学。Email:zwg845@163.com导师简介：杜春雷(1962-），女

8、，黑龙江绥化人，研究员，博士生导师，主要从事微纳光学、生物传感等方面的研究。Email:cldu@ioe.ac.cn470红外与激光工程第39卷等于焦距，物距像距的比值使得微透镜缩小成像倍0引言率可高达104倍。微米、亚微米特征尺寸周期结构在构成新型人工2微透镜列阵成像光刻系统材料(如低折射率材料、负折射率材料、抗反射材料等)和器件(如频率选择表面等)方面[1-4]有着广阔的应基于以上原理，建立了微透镜列阵投影成像光刻用前景。目前，常用的微纳尺度周期结构加工方法主系统