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1、第1期微细加工技术12008年2月MICROFABRICATIONTECHNOLOGYFeb,2008文章编号:10038213(2008)01001403用X光光刻法制备亚波长抗反射结构12李以贵,杉山进(1上海交通大学微纳米科学技术研究院薄膜与微细技术教育部重点实验室微米/纳米加工技术国家级重点实验室,上海200030;2日本立命馆大学微系统系,日本滋贺525-8577)摘要:为了提高太阳电池的转换效果,降低反射光栅的偏振敏感性,开发了一种新的抗反射结构的微细加工技术。首先用X光光
2、刻在PMMA光刻胶上得到相应的亚微米级的线宽图形,再利用显影技术获得了高深宽比的立体亚波长纳米结构,即抗反射结构。设计了适用于可见光波段的二维亚波长抗反射光栅,用X光光刻制作工艺在硅衬底上进行了实验制备。用此纳米加工技术获得了线宽为150nm、高度约为450nm(即深宽比为30)的PMMA减反射结构。同时还优化了曝光近接间隔、曝光剂量、显影时间等X光光刻参数。关键词:X光光刻;抗反射结构;高深宽比;纳米制造中图分类号:TH7416文献标识码:A案转移到基片材料上,或需要纳米电镀形成一个
3、金1引言属模具。聚焦离子束刻蚀工艺不需要电镀一个金属模具,可直接在硅等超硬材料上刻蚀出纳米结构。由于LIGA技术可以制作较大纵深比(可达如果是微米尺寸的模具,还可以通过数控机床加工、1000)和较高精度的三维微细结构,侧壁垂直度可硅的湿法或干法刻蚀、厚胶的紫外光刻、超声波切达899以上,并且可以使用金属、无机非金属高分割、准分子激光加工、电火花加工(EDM)以及激光切子等多种材料,在微机械、微系统集成等许多领域都割来制造。显示出良好的应用前景。目前,已用LIGA技术在抗反射结构通常是指其周期小
4、于可见光波波长[1]曲面上制造出微米光栅和PMMA的高深宽比纳的周期性纳米结构,自然界中的蛾眼(motheye)是天[2]然的抗反射纳米结构。PMMA材料具有很多潜在米光栅,并且在化学、医学和生物工程等方面进行了应用探索。本文报导了一种基于X光光刻法来制的优点,比如成本低廉、工艺简单、具有优良的光学造纳米抗发射结构技术。这种技术采用微细加工技性能等,利用PMMA来制造纳米结构模具正受到人术来制造X光光刻掩模版,然后用X光光刻法将掩们越来越多的重视。本文利用X光光刻工艺制作了模上的图案转移到硅基片的
5、PMMA(聚甲基丙烯酸硅基底PMMA抗反射结构,详细地研究了X光光刻甲酯)上,再对光刻后的PMMA进行显影,得到所要来制作纳米抗反射结构的工艺,成功地制造出周期的PMMA抗反射纳米结构。采用LIGA工艺的复为300nm、深宽比为2以上的PMMA抗反射结构,制技术制造金属模具还适合于批量生产抗反射结构可用于下一代太阳电池中。器件。目前纳米抗反射结构的模具制造技术主要包2纳米抗反射结构的制造工艺括:用电子束光刻、X光光刻法等实现光刻胶纳米结构,再用干法刻蚀工艺将光刻胶上的纳米结构栅图纳米抗反射结构的工
6、艺采用X光光刻工艺制收稿日期:20071119;修订日期:20071201基金项目:国家自然科学基金资助项目(60777016)作者简介:李以贵(1965-),男,江西省广昌县人,博士,教授,现从事LIGA加工、声表面波驱动器、光MEMS等研究;杉山进(1946-),男,日本名古屋人,博士,教授,现从事LIGA加工、微传感器、MEMS等研究。第1期李以贵等:用X光光刻法制备亚波长抗反射结构15造。图1为日本立命馆大学575MeV存储环的同步物的作用是防止基板与X光掩膜版接触而损
7、坏价格辐射光源AURORA第五号束线(beamline5)的光谱昂贵的X光掩膜版。X光掩膜版的制造是X光光刻分布图。X光波长范围是015nm~095nm,峰值中最困难的任务之一。X射线光刻版的支撑膜必须波长为04nm。图2为X光光刻设备,它是同步辐是低原子数(lowZ)的材料。X射线光刻版必须经射光源AURORA第五号束线(beamline5)的曝光得起多次曝光而不变形。图3中的X光掩膜版由三腔,包括掩模版支架及驱动台、基板支架及驱动台,个主要部分组成:吸收体钽(Ta)的厚度为500nm,支
8、驱动台由计算机控制其作x,y,z三维精密运动,撑膜SiN厚度为216m,框架为2mm的硅片。吸x,y,z方向的移动范围是50mm,分辨率为50nm。收体包含要转写到光刻胶的图形,如图4所示,a,b分别为150nm。吸收体的材料是钽,成图形的钽膜是在SiN支撑膜上。钽材料吸收X光,而SiC材料透过X光。掩膜版框架与吸收体和支撑膜坚固的构成一体,以便作为整体来装配和拆卸。用X光曝光法将图案从X光掩模版转移到PMMA上,X光曝光量为00025A!h;用GG显影液显影在
