激光干涉光刻技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用研究.pdf

1、激光干涉光刻是一種在材料表面大面積加工亞微米尺度周期性結(jié)構(gòu)的方法，由于其具有成本低廉、不需要掩模板、簡單高效等優(yōu)點(diǎn)，正受到人們極大的重視。材料表面的周期性微納結(jié)構(gòu)，由于其小尺度和形貌特征，這些結(jié)構(gòu)在微納光學(xué)、微納電子學(xué)、微納生物學(xué)等領(lǐng)域有很多特殊性質(zhì)，可以廣泛的應(yīng)用在納米壓印模板加工、生物傳感以及新型半導(dǎo)體器件加工等方面。
　　目前國際上激光干涉光刻研究近年來已經(jīng)取得很大進(jìn)展，不僅加工出了大面積的小尺度微納結(jié)構(gòu)，在應(yīng)用性研究上也得

2、到了許多優(yōu)秀成果。但激光干涉光刻工藝在成本控制、質(zhì)量穩(wěn)定性，以及實(shí)用性應(yīng)用方面仍有很多缺陷。本論文以國際上熱門的勞厄干涉光刻結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，搭建了一套激光干涉光刻設(shè)備并基于這套設(shè)備，進(jìn)行了以下有一定創(chuàng)新性研究:
　　一.區(qū)別于國外干涉光刻使用的昂貴的光刻膠種類，在未使用抗反射層的前提下，本文首次實(shí)現(xiàn)了利用廉價(jià)的國產(chǎn)光刻膠加工出質(zhì)量優(yōu)異的納米結(jié)構(gòu)圖形，包括光柵、點(diǎn)陣以及線陣結(jié)構(gòu)，并且其尺度范圍可以從300nm到3um，其面積可達(dá)數(shù)平方厘

3、米。對比了了幾種不同光刻膠在干涉光刻中的工藝于性能參數(shù)，研究了光刻膠上圖形向襯底轉(zhuǎn)移工藝，為激光干涉光刻工藝的發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
　　二.以干涉光刻加工出的圖形結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，較為系統(tǒng)的研究了這些結(jié)構(gòu)的新型應(yīng)用。研究了表面該工藝加工的表面納米針尖狀陣列結(jié)構(gòu)的潤濕性特點(diǎn)，證明了該結(jié)構(gòu)良好的疏水性，以及其疏水性大小與結(jié)構(gòu)的周期間的關(guān)系。同時(shí)研究了該工藝加工的納米針尖狀結(jié)構(gòu)在淀積金屬層后的表面等離子體共振現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)不同周期會(huì)對吸收峰的位置有

4、明顯的調(diào)制現(xiàn)象，證明了這種結(jié)構(gòu)在生物檢測領(lǐng)域的重要應(yīng)用價(jià)值。
　　三.為了干涉光刻工藝得到更加廣泛的應(yīng)用，本文對傳統(tǒng)的干涉光刻工藝進(jìn)行了創(chuàng)新。在使用透明襯底時(shí)，使用背向曝光工藝成功的在透明襯底表面加工出高質(zhì)量的納米結(jié)構(gòu)圖形。研究了通過雙層膠結(jié)構(gòu)對于干涉光刻結(jié)果的改善，以及光刻圖形的澆注轉(zhuǎn)移工藝。為激光干涉光刻在更加廣泛的領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用打下基礎(chǔ)。
　　本文研究的使用激光干涉光刻大面積制作表面結(jié)構(gòu)的工藝，在微納光學(xué)、微納流體、微納傳