基于飞秒激光直写技术的金属图案化研究（特邀）

作     者：庞茂璋 邱毅伟 曹春 匡翠方 

作者机构：杭州电子科技大学机械工程学院 之江实验室智能芯片与器件研究中心 浙江大学光电科学与工程学院 

出 版 物：《中国激光》 (Chinese Journal of Lasers)

年 卷 期：2024年第12期

页      面：439-447页

核心收录：

学科分类：080901[工学-物理电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 0803[工学-光学工程] 

基　　金：国家自然科学基金(22105180) 浙江省尖兵领雁重点研发项目(2023C01186、 2023C01051) 之江实验室重大科学项目(2020MC0AE01) 浙江省自然科学基金(LQ22F050017) 

主　　题：激光技术 飞秒激光直写 剥离工艺 金属图案化 掩模板加工 光刻胶 

摘      要：飞秒激光直写是一种新型的纳米加工技术，但由于飞秒激光和金属的光热效应会产生激光烧蚀现象，难以直接在金属上实现高质量图案转移。结合飞秒激光直写技术和剥离（lift-off）工艺，开发了一种新型金属图案转移技术，可成功实现亚微米精度（0.89μm）的金属图案转移。探究了飞秒激光直写参数及显影方式和参数等对金属转移性能的影响。研究发现，随着飞秒激光曝光剂量的增加，金属转移精度有所提高。同时，干法显影效果优于湿法显影效果，且随着牺牲层显影时间的增加，转移线宽逐渐增大，但线条的粗糙度得到改善。在金属转移工艺中，通过设计并引入一定的底切角度，成功改善了金属线条的边缘翘曲和粗糙度高的现象。结合飞秒激光直写技术和lift-off工艺实现了直径为2 inch(1 inch=2.54 cm)的铬基转移光栅，并验证了制备的铬图案作为掩模板曝光的可行性，实现了SU-8光刻胶上的投影曝光，证明了所提策略局部替代电子束光刻进行掩模板加工的潜力。此外，基于该策略实现了Au和Pt的图案转移，说明所提策略具有一定普适性。