浙江电子微纳加工

2012年北京工业大学Duan等使用课题组自行研制的皮秒激光器对金属钼、钛和不锈钢进行了精密制孔研究，并利用旋切制孔方式对厚度为0.3mm的金属钼实现了孔径ϕ小于200μm的微孔加工，利用螺旋制孔方式在厚度为1mm不锈钢上实现了孔径为200μm的制孔效果。实验指出大口径微孔加工应采用旋切制孔方式，而加工较小口径时则更宜选用螺旋制孔方式。皮秒激光精密微孔加工过程中，对于厚度较小的材料(d

       作为前沿加工技术，飞秒激光加工具有热影响区小、与材料相互作用呈非线性过程、超出衍射极限的高分辨率加工等特点，可以实现对各种材料的高质量、高精度微纳米加工和三维微纳结构制造。飞秒激光对材料的加工方式灵活多样，既可实现增材、减材和等材制造，又能够以激光直写和激光并行加工的方式制备微纳结构。其中，飞秒激光直写通常用于复杂、不规则的微纳结构加工，具有较高的空间分辨率、加工灵活性和自由度，然而鉴于其逐点加工的技术特点，加工效率较低；飞秒激光并行加工包括基于数字微镜器件的光刻技术、空间光调制器和激光干涉加工等方法，具有较高的加工效率，但无法加工任意三维微结构。飞秒激光加工方式各有优缺点，可以根据应用中的实际需求来选择合适的加工技术。宁德半导体微纳加工在微纳加工过程中，蒸发沉积和溅射沉积是典型的物理方法，主要用于沉积金属单质薄膜、合金薄膜、化合物等。

    微纳加工基于光刻工艺的微纳加工技术主要包含以下过程：掩模（mask）制备、图形形成及转移（涂胶、曝光、显影）、薄膜沉积、刻蚀、外延生长、氧化和掺杂等。在基片表面涂覆一层某种光敏介质的薄膜（抗蚀胶），曝光系统把掩模板的图形投射在（抗蚀胶）薄膜上，光（光子）的曝光过程是通过光化学作用使抗蚀胶发生光化学作用，形成微细图形的潜像，再通过显影过程使剩余的抗蚀胶层转变成具有微细图形的窗口，后续基于抗蚀胶图案进行镀膜、刻蚀等可进一步制作所需微纳结构或器件。
广东省科学院半导体研究所微纳加工平台，面向半导体光电子器件、功率电子器件、MEMS、生物芯片等前沿领域，致力于打造的公益性、开放性、支撑性枢纽中心。平台拥有半导体制备工艺所需的整套仪器设备，建立了一条实验室研发线和一条中试线，加工尺寸覆盖2-6英寸（部分8英寸），同时形成了一支与硬件有机结合的专业人才队伍。平台当前紧抓技术创新和公共服务，面向国内外高校、科研院所以及企业提供开放共享，为技术咨询、创新研发、技术验证以及产品中试提供技术支持。

    高精度的微细结构可以通过电子束直写或激光直写制作，这类光刻技术，像“写字”一样，通过控制聚焦电子束（光束）移动书写图案进行曝光，具有很高的曝光精度，但这两种方法制作效率极低，尤其在大面积制作方面捉襟见肘，目前直写光刻技术适用于小面积的微纳结构制作。近年来，三维浮雕微纳结构的需求越来越大，如闪耀光栅、菲涅尔透镜、多台阶微光学元件等。据悉，苹果公司新上市的手机产品中人脸识别模块就采用了多台阶微光学元件，以及当下如火如荼的无人驾驶技术中激光雷达光学系统也用到了复杂的微光学元件。这类精密的微纳结构光学元件需采用灰度光刻技术进行制作。直写技术，通过在光束移动过程中进行相应的曝光能量调节，可以实现良好的灰度光刻能力。 微纳结构器件是系统重要的组成部分，其制造的质量、效率和成本直接影响着行业的发展。

    激光微纳加工技术的实现方式：接触式并行激光加工技术是指利用微球体颗粒进行激光图案化。微球激光纳米加工的机理。微球激光纳米加工技术初源于对激光清洁领域的研究。研究发现，基底上的微小球形颗粒在脉冲激光照射后，基底上球形颗粒的中心位置能够产生亚波长尺寸的微/纳孔。对于金属颗粒而言，这是由于颗粒与基底之间的LSPR产生的强电磁场增强造成的；对于介质颗粒而言，由于其大半部分是透明的，可以将透明颗粒看成为微球透镜，入射光在微球形透镜的底面实现聚焦而引起的电磁场增强。这一过程可以实现入射光强度的60倍增强。通过对微球的直径，折射率，环境以及入射的激光强度进行设计，可以实现在基底上烧蚀出亚波长尺寸的微/纳孔。微球激光纳米加工的实现方式对于微球激光纳米加工技术，根据操纵微球颗粒排列方式的不同，可以分为两类：一是利用光镊技术操纵微球体颗粒以制造任意图案；二是利用自组装技术制造微球体阵列掩模。这种基于微球体的并行激光加工是纳米制造中一种比较经济的方法。 微纳制造技术是指尺度为毫米、微米和纳米量级的零件！晋城镀膜微纳加工

微纳制造技术研发和应用标志着人类可以在微、纳米尺度认识和改造世界！浙江电子微纳加工

电子束的能量越高，束斑的直径就越小，比如10keV的电子束斑直径为4nm，20keV时就减小到2nm。电子束的扫描步长由束斑直径所限制。步长过大，不能实现紧密地平面束扫描;步长过小，电子束扫描区域会受到过多的电子散射作用。电子束流剂量由电子束电流强度和驻留时间所决定。电子束流剂量过小，抗蚀剂不能完全感光;电子束流剂量过大，图形边缘的抗蚀剂会受到过多的电子散射作用。由于高能量的电子波长要比光波长短成百上千倍，因此限制分辨率的不是电子的衍射，而是各种电子像散和电子在抗蚀剂中的散射。电子散射会使图形边缘内侧的电子能量和剂量降低，产生内邻近效应;同时散射的电子会使图形边缘外侧的抗蚀剂感光，产生外邻近效应。内邻近效应使垂直的图形拐角圆弧化，而外邻近效应使相邻的图形边缘趋近和模糊。浙江电子微纳加工

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