Le reti integrate di distribuzione, elaborazione e rilevamento del segnale ottico richiedono la miniaturizzazione degli elementi ottici di base, come guide d'onda, divisori, reticoli e interruttori ottici. Per raggiungere questo obiettivo, sono necessari approcci di fabbricazione che consentano la produzione ad alta risoluzione.
Elementi curvi come curve e risonatori ad anello sono particolarmente difficili da fabbricare, poiché richiedono una risoluzione ancora più elevata e una rugosità delle pareti laterali inferiore. Inoltre, sono fondamentali tecniche di fabbricazione con controllo preciso delle dimensioni assolute della struttura.
Sono state sviluppate diverse tecnologie per la produzione ad alta risoluzione sotto la lunghezza d'onda, come la scrittura laser diretta, la litografia multifotone, la litografia a fascio di elettroni, la litografia a fascio ionico e la litografia domino. Tuttavia, queste tecnologie sono costose, complesse e richiedono molto tempo. La litografia con nanoimpronta è una tecnica di replica emergente adatta per una produzione efficiente ed ad alta risoluzione. Tuttavia, richiede timbri master di alta qualità, che di solito vengono prodotti utilizzando la litografia a fascio di elettroni.
In una nuova Light:Advanced Manufacturing documento, scienziati Dr.-Ing. Lei Zheng et al. dell'Università Leibniz di Hannover hanno sviluppato una tecnica di fabbricazione a basso costo e facile da usare, chiamata fotolitografia a proiezione di microscopio (MPP) basata su UV-LED, per la produzione rapida e ad alta risoluzione di elementi ottici in pochi secondi. Questo approccio trasferisce i modelli strutturali su una fotomaschera su un substrato rivestito di fotoresist sotto illuminazione UV.
Il sistema MPP si basa su elementi ottici e optomeccanici standard. Al posto di una lampada al mercurio o di un laser, come sorgente luminosa viene utilizzato un LED UV estremamente economico con una lunghezza d'onda di 365 nm.
I ricercatori hanno sviluppato un processo precedente per ottenere la maschera di cromo con struttura richiesta nell'MPP. Comprende la progettazione della struttura, la stampa su un foglio trasparente e il trasferimento del motivo sulla fotomaschera cromata. Hanno creato anche un impianto litografico per la preparazione delle fotomaschere. I motivi strutturali stampati sulla lamina trasparente possono essere trasferiti su una fotomaschera al cromo con questa configurazione e un successivo processo di incisione a umido.
Il sistema MPP può fabbricare elementi ottici ad alta risoluzione con dimensioni fino a 85 nm. Ciò è paragonabile alla risoluzione di metodi di fabbricazione molto più costosi e complessi, come la litografia multifotone e a fascio di elettroni. L'MPP potrebbe essere utilizzato per fabbricare dispositivi microfluidici, biosensori e altri dispositivi ottici.
Questo approccio di fabbricazione sviluppato dai ricercatori rappresenta un progresso significativo nel campo della litografia per la strutturazione rapida e ad alta risoluzione di elementi ottici. È particolarmente adatto per applicazioni in cui sono importanti la prototipazione rapida e la fabbricazione a basso costo. Ad esempio, potrebbe essere utilizzato per sviluppare nuovi dispositivi ottici per la ricerca biomedica o per prototipare nuovi dispositivi MEMS per applicazioni di elettronica di consumo.
Ulteriori informazioni: Lei Zheng et al, Dimensioni delle caratteristiche inferiori a 100 nm realizzate mediante fotolitografia con proiezione al microscopio basata su LED UV, Luce:produzione avanzata (2023). DOI:10.37188/lam.2023.033
Fornito dall'Accademia cinese delle scienze
