陳振浩

【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)定性的基礎上降低成本，滿足當前的需求。本文從納米壓印制備技術入手，深入進行分析，結合實際情況明確曲面微光學結構微納制備，分析微納曲面壓印，以供參考。

【關鍵詞】曲面光柵;納米壓印制備;濕法腐蝕

引言：隨著時代不斷發(fā)展，曲面微光學結構納米壓印制備技術不斷創(chuàng)新，并促使其技術廣泛應用，如在光通信領域、計量領域、光譜學領域、信息處理領域等，提升光學器件的整體集成度，保證其具有較強的穩(wěn)定性，降低成本的投入，靈活應用技術優(yōu)勢，滿足時代發(fā)展的需求。

一、納米壓印制備技術概述

納米壓印制備技術出現(xiàn)于上世紀末期，并廣泛的應用在多個領域中，實現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展。納米壓印技術應用的價值在于自身的低成本與高效的圖形轉(zhuǎn)移分辨率，在發(fā)展過程中，現(xiàn)有的技術已經(jīng)實現(xiàn)了突破，可加工更小的5nm尺寸以下，以滿足人們的需求。納米壓抑技術包含的內(nèi)容較多，如紫外壓印、熱壓印、激光輔助印刷以及微接觸印刷等，并不斷進行研究創(chuàng)新，逐漸向光學、生物MEMS、電子以及生物傳感等領域發(fā)展。我國在研究過程中納米壓印制備技術逐漸實現(xiàn)突破，如南京大學微結構國家實驗室材料科學與工程系研究的納米壓印-軟壓印復合納米微加工技術已經(jīng)處于世界前列，實現(xiàn)了紫外線固化納米壓印結構，提升納米分辨率，實現(xiàn)創(chuàng)新應用[1]。

二、曲面微光學結構微納制備分析

（一）光刻工藝流程中掩膜設計

實際上，當前的硅基微光學結構的微納制備主要目的是進行曲面衍射光柵的結構制備，以滿足當前的實際需求。工作人員應首先明確光刻工藝流程，光刻工藝是半導體器件制作過程中最為常見的工藝，屬于核心技術，實質(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。通常情況下，其光刻工藝流程包含的內(nèi)容較多，如預處理、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，造成嚴重的畸形，產(chǎn)生不良的影響。與此同時，還應合理控制其溫度與濕度，營造高質(zhì)量環(huán)境，滿足當前的需求，除了環(huán)境及外觀影響，更應側(cè)重在光刻后圖形的形貌尺寸對曲面光學元器件的影響。合理進行掩膜板設計加工，靈活應用當前軟件的優(yōu)勢，進行結構設計，并進行掩膜層劃分，提升其整體的設計功能。

（二）掩膜層制備

在進行制備過程中，應積極進行材料選擇，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，筆者在進行實驗選擇過程中，主要選擇二氧化硅材料，并可以實現(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行加熱，并選擇合理的氧化劑促使其進行反應，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，并以此為基礎提升其重復性與均勻性，實現(xiàn)高質(zhì)量的制備。濺射法也是當前較為常見的技術，通過先進的技術營造真空環(huán)境，通過荷能粒子對靶材進行轟擊，促使其粒子實現(xiàn)沉積，逐漸形成掩膜層。進行合理的基片表面預處理，將當前的基片進行浸泡，去除存在的有機物后進行沖洗，消除殘留的水分，進行光刻膠涂覆。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，需要合理進行選擇，筆者在進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[2]。

（三）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，以實際案例為例，現(xiàn)有的腐蝕液主要有兩種，一種屬于有機腐蝕液，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，以滿足設計需求，例如，微納級別的圖形使用濕法可控。由此可指導壓印模板的流程，首先，進行掩膜層對比，其次進行腐蝕液對比實驗，最后進行掩膜層厚度對比，以此為基礎，進行腐蝕條件控制。在應用過程中，濕法腐蝕優(yōu)勢體現(xiàn)在高選擇比方面，并且設備具有較強的經(jīng)濟性，可以實現(xiàn)批量處理，具有高產(chǎn)能特點，但其存在明顯的化學危害性，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，其具有較強的經(jīng)濟性，并且其腐蝕精度較高，具有較強的均勻性，可以實現(xiàn)自動化操作，避免使用化學試劑，其缺點為選擇比差，對光刻膠要求較高，在曲面微光中通常選擇干法腐蝕較多。

三、微納曲面壓印分析

（一）曲面光柵

實際上，光柵是光譜測量的核心器件，并在發(fā)展過程中，其技術不斷創(chuàng)新，以滿足當前的需求。隨著納米技術的創(chuàng)新應用，現(xiàn)階段曲面光柵逐漸出現(xiàn)，其性能遠遠超過傳統(tǒng)光柵的性能質(zhì)量，并被人們廣泛的應用，實現(xiàn)各個領域的創(chuàng)新。從本質(zhì)上分析，曲面光柵存在較強的優(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)勢實現(xiàn)創(chuàng)新，滿足當前的需求。與此同時，其成本較低，合理進行應用有助于整體的穩(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，光學元件數(shù)量增多，降低整體的性能，像素較差。

在進行曲面光柵制備過程中，工作人員應不斷進行創(chuàng)新，優(yōu)化整體工藝水平，靈活應用現(xiàn)有的技術進行制備，提升其整體性能。例如，當前常見的方式較多，不同的方法應用理念不同，可以有效的實現(xiàn)處理，并獲得精細的產(chǎn)品。與此同時，應保證其技術具有較強的經(jīng)濟性，可以實現(xiàn)便捷的處理，為我國的光柵曲面制備技術發(fā)展奠定良好的基礎。以實際為例，現(xiàn)階段的紫外納米壓印技術有效的實現(xiàn)了創(chuàng)新，促使熱納米壓印技術克服了原有的硬質(zhì)印摸缺點，提升自身技術的延展性，有效進行曲面貼合，為曲面光柵的發(fā)展奠定良好的基礎，并擴展其發(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，滿足當前的需求[3]。曲面微納壓印的制備技術與傳統(tǒng)壓印技術的區(qū)別在于穩(wěn)定性，該技術穩(wěn)定性較高，其性能較強。

（二）柔性納米壓印技術

柔性納米壓印技術是當前一種先進的技術，屬于全新的納米圖形復制方法，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。現(xiàn)有的納米壓印技術主要包括微接觸壓印、熱壓印以及紫外壓印，被廣泛的應用，其在應用過程中，應用原理較為獨特，主要是采用透明軟質(zhì)微結構壓印印模為主，靈活利用其自身的彈性進行應用，促使其與曲面基底相契合，提升整體曲面微結構的性能，保證其具有良好的便捷性、高效性以及經(jīng)濟性，實現(xiàn)創(chuàng)新應用。與此同時，在進行壓印過程中，其壓力分布比較均勻，從中心逐漸擴散至四周，消除空氣，提升整體效果。

結論：綜上所述，在當前的時代背景下，光柵制備技術與理念逐漸創(chuàng)新，人們逐漸研發(fā)全新的技術，實現(xiàn)先進化發(fā)展，促使源于硅的各向異性腐蝕的光柵實現(xiàn)精細化，體現(xiàn)出便捷、高效、經(jīng)濟以及高質(zhì)性能，滿足新時代發(fā)展需求。工作人員還應創(chuàng)新理念，綜合進行分析，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：

[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構填充效果的改善作用[J].光子學報，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計[J].自動化與儀表，2018，33（07）：67-70+89.

（作者單位：東莞市美光達光學科技有限公司）