曲面微光學(xué)結(jié)構(gòu)納米壓印制備技術(shù)研究

　　【摘要】曲面光柵受自身的性質(zhì)影響，主要體現(xiàn)為透鏡與平面光柵器件，通過曲面光柵的取代，可以有效的降低透鏡的數(shù)量，實(shí)現(xiàn)對光路的簡化，并提升器件的集成度，在保證系統(tǒng)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上降低成本，滿足當(dāng)前的需求。

　　【關(guān)鍵詞】曲面光柵;納米壓印制備;濕法腐蝕

　　隨著時(shí)代不斷發(fā)展，曲面微光學(xué)結(jié)構(gòu)納米壓印制備技術(shù)不斷創(chuàng)新，并促使其技術(shù)廣泛應(yīng)用，如在光通信領(lǐng)域、計(jì)量領(lǐng)域、光譜學(xué)領(lǐng)域、信息處理領(lǐng)域等，提升光學(xué)器件的整體集成度，保證其具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，降低成本的投入，靈活應(yīng)用技術(shù)優(yōu)勢，滿足時(shí)代發(fā)展的需求。

　　納米材料論文投稿刊物：《自動化與儀表》(月刊)1981年創(chuàng)刊，是以自動化領(lǐng)域和儀器儀表行業(yè)為兩大報(bào)道主線的技術(shù)類科技期刊，集學(xué)術(shù)、技術(shù)和應(yīng)用于一體，注重先進(jìn)性、指導(dǎo)性、實(shí)用性、可讀性。

　　1曲面微光學(xué)結(jié)構(gòu)微納制備分析

　　1.1光刻工藝流程中掩膜設(shè)計(jì)

　　實(shí)際上，當(dāng)前的硅基微光學(xué)結(jié)構(gòu)的微納制備主要目的是進(jìn)行曲面衍射光柵的結(jié)構(gòu)制備，以滿足當(dāng)前的實(shí)際需求。工作人員應(yīng)首先明確光刻工藝流程，光刻工藝是半導(dǎo)體器件制作過程中最為常見的工藝，屬于核心技術(shù)，實(shí)質(zhì)是將掩模板MASK上的其圖形轉(zhuǎn)移，將其轉(zhuǎn)移到襯底表面的光刻膠上，為后續(xù)的制作奠定良好的基礎(chǔ)。

　　通常情況下，其光刻工藝流程包含的內(nèi)容較多，如預(yù)處理、涂膠、前烘、PEB、顯影及硬烤等，保證流程的完善性，光刻工藝直接影響光柵的性能與質(zhì)量，需要工作人員合理分析其影響因素，如潔凈度，保證環(huán)境的潔凈程度符合要求，降低塵埃產(chǎn)生的影響，例如塵埃顆粒將造成光柵的有效面積減少，甚至破壞掩膜板，造成嚴(yán)重的畸形，產(chǎn)生不良的影響。與此同時(shí)，還應(yīng)合理控制其溫度與濕度，營造高質(zhì)量環(huán)境，滿足當(dāng)前的需求，除了環(huán)境及外觀影響，更應(yīng)側(cè)重在光刻后圖形的形貌尺寸對曲面光學(xué)元器件的影響。合理進(jìn)行掩膜板設(shè)計(jì)加工，靈活應(yīng)用當(dāng)前軟件的優(yōu)勢，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并進(jìn)行掩膜層劃分，提升其整體的設(shè)計(jì)功能。

　　1.2掩膜層制備

　　在進(jìn)行制備過程中，應(yīng)積極進(jìn)行材料選擇，以其腐蝕性為主，保證材料不受各異性腐蝕液影響或者影響較小，選擇該類材料作為掩膜材料，靈活利用材料的性能優(yōu)勢阻擋對圖形的腐蝕，如良好的厚度、良好的密度等，筆者在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)選擇過程中，主要選擇二氧化硅材料，并可以實(shí)現(xiàn)有效的掩膜層剝離。通過熱生長二氧化硅法將硅片放在高溫石英中進(jìn)行加熱，并選擇合理的氧化劑促使其進(jìn)行反應(yīng)，最終形成二氧化硅薄膜，以滿足制備需求。

　　干氧法生長也是當(dāng)前較為常見的方法，靈活利用其制作可以促使產(chǎn)生的薄膜性質(zhì)提升，尤其是致密性更加，并以此為基礎(chǔ)提升其重復(fù)性與均勻性，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的制備。濺射法也是當(dāng)前較為常見的技術(shù)，通過先進(jìn)的技術(shù)營造真空環(huán)境，通過荷能粒子對靶材進(jìn)行轟擊，促使其粒子實(shí)現(xiàn)沉積，逐漸形成掩膜層。進(jìn)行合理的基片表面預(yù)處理，將當(dāng)前的基片進(jìn)行浸泡，去除存在的有機(jī)物后進(jìn)行沖洗，消除殘留的水分，進(jìn)行光刻膠涂覆。光刻膠的主要作用是防止腐蝕，通常情況喜愛存在不同的種類，需要合理進(jìn)行選擇，筆者在進(jìn)行制作過程中分析光刻膠的基本原料，主要有光敏劑與可溶酚醛清漆樹脂，明確其性質(zhì)，制作出良好的產(chǎn)品。

　　1.3濕法腐蝕工藝與干法腐蝕工藝

　　濕法腐蝕工藝受腐蝕液自身的性質(zhì)影響，對不同的晶面產(chǎn)生的腐蝕效果不同，并且存在較為明顯的差異。例如，以實(shí)際案例為例，現(xiàn)有的腐蝕液主要有兩種，一種屬于有機(jī)腐蝕液，如EPW(乙二胺、鄰苯二酚和水)和聯(lián)胺，另一種屬于無機(jī)腐蝕液，如堿性腐蝕液，如KOH、NaOH、NH4OH等，其產(chǎn)生的效果相類似。

　　需要綜合考慮其因素，如光刻參數(shù)、掩層膜、厚度、腐蝕液以及其腐蝕條件等，明確其對光柵制備產(chǎn)生的影響，以滿足設(shè)計(jì)需求，例如，微納級別的圖形使用濕法可控。由此可指導(dǎo)壓印模板的流程，首先，進(jìn)行掩膜層對比，其次進(jìn)行腐蝕液對比實(shí)驗(yàn)，最后進(jìn)行掩膜層厚度對比，以此為基礎(chǔ)，進(jìn)行腐蝕條件控制。在應(yīng)用過程中，濕法腐蝕優(yōu)勢體現(xiàn)在高選擇比方面，并且設(shè)備具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性，可以實(shí)現(xiàn)批量處理，具有高產(chǎn)能特點(diǎn)，但其存在明顯的化學(xué)危害性，液體直接暴露存在爆炸的潛在性，而干法腐蝕更具有優(yōu)勢，其具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性，并且其腐蝕精度較高，具有較強(qiáng)的均勻性，可以實(shí)現(xiàn)自動化操作，避免使用化學(xué)試劑，其缺點(diǎn)為選擇比差，對光刻膠要求較高，在曲面微光中通常選擇干法腐蝕較多。

　　2微納曲面壓印分析

　　2.1曲面光柵

　　實(shí)際上，光柵是光譜測量的核心器件，并在發(fā)展過程中，其技術(shù)不斷創(chuàng)新，以滿足當(dāng)前的需求。隨著納米技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用，現(xiàn)階段曲面光柵逐漸出現(xiàn)，其性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)光柵的性能質(zhì)量，并被人們廣泛的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)各個(gè)領(lǐng)域的創(chuàng)新。從本質(zhì)上分析，曲面光柵存在較強(qiáng)的優(yōu)勢，尤其是與傳統(tǒng)光柵相對比，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾方面：

　　第一，曲面光柵的有效載荷較高，其主要的原因在于自身由透鏡與平面光柵集成，通過合理的光路組合促使其降低透鏡數(shù)量，實(shí)現(xiàn)光路的優(yōu)化，并提升整體的集成度，利用載荷優(yōu)勢實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新，滿足當(dāng)前的需求。與此同時(shí)，其成本較低，合理進(jìn)行應(yīng)用有助于整體的穩(wěn)定性提升，發(fā)揮出曲面光柵的優(yōu)勢。

　　第二，從整體上提升光學(xué)系統(tǒng)的精確性，在傳統(tǒng)的平面光柵光譜儀中，通常情況下其光路需要引入兩面反光鏡與一片平面光柵，但由于兩面鏡片的存在導(dǎo)致其出現(xiàn)散光，并形成一定的噪聲，降低系統(tǒng)的整體信噪比，光學(xué)元件數(shù)量增多，降低整體的性能，像素較差。

　　在進(jìn)行曲面光柵制備過程中，工作人員應(yīng)不斷進(jìn)行創(chuàng)新，優(yōu)化整體工藝水平，靈活應(yīng)用現(xiàn)有的技術(shù)進(jìn)行制備，提升其整體性能。例如，當(dāng)前常見的方式較多，不同的方法應(yīng)用理念不同，可以有效的實(shí)現(xiàn)處理，并獲得精細(xì)的產(chǎn)品。與此同時(shí)，應(yīng)保證其技術(shù)具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性，可以實(shí)現(xiàn)便捷的處理，為我國的光柵曲面制備技術(shù)發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

　　以實(shí)際為例，現(xiàn)階段的紫外納米壓印技術(shù)有效的實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新，促使熱納米壓印技術(shù)克服了原有的硬質(zhì)印摸缺點(diǎn)，提升自身技術(shù)的延展性，有效進(jìn)行曲面貼合，為曲面光柵的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)，并擴(kuò)展其發(fā)展方向，逐漸向大規(guī)模、大產(chǎn)量、低成本以及高精度方向發(fā)展，滿足當(dāng)前的需求[3]。曲面微納壓印的制備技術(shù)與傳統(tǒng)壓印技術(shù)的區(qū)別在于穩(wěn)定性，該技術(shù)穩(wěn)定性較高，其性能較強(qiáng)。

　　2.2柔性納米壓印技術(shù)

　　柔性納米壓印技術(shù)是當(dāng)前一種先進(jìn)的技術(shù)，屬于全新的納米圖形復(fù)制方法，具有較高的分辨率，并且成本較低，在發(fā)展過程中具有廣闊的前景�，F(xiàn)有的納米壓印技術(shù)主要包括微接觸壓印、熱壓印以及紫外壓印，被廣泛的應(yīng)用，其在應(yīng)用過程中，應(yīng)用原理較為獨(dú)特，主要是采用透明軟質(zhì)微結(jié)構(gòu)壓印印模為主，靈活利用其自身的彈性進(jìn)行應(yīng)用，促使其與曲面基底相契合，提升整體曲面微結(jié)構(gòu)的性能，保證其具有良好的便捷性、高效性以及經(jīng)濟(jì)性，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新應(yīng)用。與此同時(shí)，在進(jìn)行壓印過程中，其壓力分布比較均勻，從中心逐漸擴(kuò)散至四周，消除空氣，提升整體效果。

　　3結(jié)論

　　綜上所述，在當(dāng)前的時(shí)代背景下，光柵制備技術(shù)與理念逐漸創(chuàng)新，人們逐漸研發(fā)全新的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)先進(jìn)化發(fā)展，促使源于硅的各向異性腐蝕的光柵實(shí)現(xiàn)精細(xì)化，體現(xiàn)出便捷、高效、經(jīng)濟(jì)以及高質(zhì)性能，滿足新時(shí)代發(fā)展需求。工作人員還應(yīng)創(chuàng)新理念，綜合進(jìn)行分析，考慮其掩膜層、腐蝕液以及腐蝕參數(shù)，建立最優(yōu)的方案，提升光柵性能。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]胡克想，王陽培華，王慶康.基于紫外納米壓印光刻的氟化混合物模板制備[J].飛控與探測，2019，2(02)：54-58.

　　[2]鄭永廣，張然，褚金奎.添加劑對納米壓印模板光柵結(jié)構(gòu)填充效果的改善作用[J].光子學(xué)報(bào)，2018，47(09)：114-120.

　　[3]汪文峰，劉志龍，李豐甜.面向納米壓印的大行程二維精密定位平臺的設(shè)計(jì)[J].自動化與儀表，2018，33(07)：67-70+89.

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