[發明專利]利用激光雙光子直寫技術制作微納結構器件的方法

有效

• 申請號: 201110185710.2
• 申請日: 2011-07-04
• 公開（公告）號: CN102320553A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 段宣明;陳述;曹洪忠;韓偉華;顏偉;張嚴波;董賢子;楊富華;趙震聲
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;B23K26/36
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 張雪梅

1.一種利用激光雙光子直寫技術制作微納結構器件的方法，包括以下步驟：

在襯底上涂敷光刻膠形成光刻膠層；

用激光束照射所述光刻膠，通過激光雙光子吸收效應對所述光刻膠的指定位置進行曝光；

對所述光刻膠進行顯影；

將所得到的光刻膠層的圖形轉移到襯底上。

2.根據權利要求1所述的利用激光雙光子直寫技術制作微納結構器件的方法，其特征在于，所述微納結構器件是半導體器件。

3.根據權利要求1所述的利用激光雙光子直寫技術制作微納結構器件的方法，其特征在于，在襯底上涂敷光刻膠形成光刻膠層的步驟后，該方法進一步包括：

將透明輔助襯底放置在所述光刻膠層上，得到包括襯底、光刻膠層和透明輔助襯底的三明治結構，

將所述激光束從所述三明治結構的透明輔助襯底方向照射所述光刻膠，對所述光刻膠的指定位置進行曝光。

4.根據權利要求1所述的利用激光雙光子直寫技術制作微納結構器件的方法，其特征在于，所述光刻膠為負性光刻膠或正性光刻膠。

5.根據權利要求4所述的利用激光雙光子直寫技術制作微納結構器件的方法，其特征在于，所述正性光刻膠是紫外正性光刻膠或深紫外正性光刻膠。

6.根據權利要求4所述的利用激光雙光子直寫技術制作微納結構器件的方法，其特征在于，正性光刻膠層的厚度為10納米到100微米。

7.根據權利要求1所述的利用激光雙光子直寫技術制作微納結構器件的方法，其特征在于，所述襯底選自IV族材料襯底、III-V族材料襯底、II-VI族材料襯底、絕緣體上硅襯底、形成有電介質層的玻璃襯底、玻璃襯底和其上形成有介質層的半導體材料的襯底。

8.根據權利要求1所述的利用激光雙光子直寫技術制作微納結構器件的方法，其特征在于，所述利用激光雙光子直寫技術對所述光刻膠的指定位置進行曝光的步驟進一步包括：

調節激光光源，將激光光源輸出的單一激光束調節至能夠使所述光刻膠產生雙光子吸收效應的單一波長，或

調節激光光源，將激光光源輸出的第一激光束和第二激光束分別調節至能夠使所述光刻膠產生雙光子吸收效應的第一波長和第二波長，且第一波長不同于第二波長，并將第一激光束與第二激光束疊加為沿同一光路行進的疊加激光束；

將上述單一激光束或疊加激光束經物鏡聚焦于同一個焦點；

使聚焦于同一焦點的激光束對所述光刻膠的指定位置進行曝光。

9.根據權利要求8所述的利用激光雙光子直寫技術制作微納結構器件的方法，其特征在于，

所述單一激光束的平均功率為0.1μW-1W，曝光時間為1ms-10min，或

所述第一激光束和第二激光束的平均功率分別為0.1μW-1W，曝光時間分別為1ms-10min；

激光束的偏振態為自然偏振、部分偏振、線偏振、圓偏振或橢圓偏振。

10.根據權利要求8所述的利用激光雙光子直寫技術制作微納結構器件的方法，其特征在于，所述單一激光束，或第一激光束和第二激光束的脈沖寬度分別為從納秒到飛秒范圍，重復頻率為1Hz-200MHz，波長調節范圍為157nm-1064nm。

11.根據權利要求1所述的利用激光雙光子直寫技術制作微納結構器件的方法，其特征在于，利用干燥物鏡、水浸物鏡或油浸物鏡將激光束聚焦。

12.根據權利要求1所述的利用激光雙光子直寫技術制作微納結構器件的方法，其特征在于，該方法進一步包括：

在圖形轉移步驟后，剝離光刻膠層。

13.根據權利要求1所述的利用激光雙光子直寫技術制作微納結構器件的方法，其特征在于，

利用濕法腐蝕，干法刻蝕，蒸發或濺射金屬，或沉積半導體層或絕緣層的方法將光刻膠層的圖形轉移到襯底上。