Les réseaux intégrés de distribution, de traitement et de détection des signaux optiques nécessitent la miniaturisation des éléments optiques de base, tels que les guides d'ondes, les séparateurs, les réseaux et les commutateurs optiques. Pour y parvenir, des approches de fabrication permettant une fabrication haute résolution sont nécessaires.
Les éléments incurvés tels que les coudes et les résonateurs en anneau sont particulièrement difficiles à fabriquer, car ils nécessitent une résolution encore plus élevée et une rugosité des parois latérales plus faible. De plus, des techniques de fabrication avec un contrôle précis des dimensions absolues de la structure sont impératives.
Plusieurs technologies ont été développées pour la fabrication à haute résolution sub-longueur d'onde, telles que l'écriture laser directe, la lithographie multiphotonique, la lithographie par faisceau d'électrons, la lithographie par faisceau d'ions et la lithographie par dominos. Cependant, ces technologies sont coûteuses, complexes et prennent du temps. La lithographie par nanoimpression est une technique de réplication émergente bien adaptée à une fabrication efficace et à haute résolution. Cependant, cela nécessite des tampons maîtres de haute qualité, qui sont généralement produits par lithographie par faisceau d'électrons.
Sous un nouveau Lumière :la fabrication avancée article, les scientifiques Dr.-Ing. Lei Zheng et coll. de l'Université Leibniz de Hanovre ont développé une technique de fabrication peu coûteuse et conviviale, appelée photolithographie par projection de microscope (MPP) à base de LED UV, pour une fabrication rapide à haute résolution d'éléments optiques en quelques secondes. Cette approche transfère les motifs de structure d'un photomasque sur un substrat recouvert de résine photosensible sous éclairage UV.
Le système MPP est basé sur des éléments optiques et optomécaniques standards. Au lieu d'une lampe à mercure ou d'un laser, une LED UV extrêmement bon marché d'une longueur d'onde de 365 nm est utilisée comme source de lumière.
Les chercheurs ont développé un processus préalable pour obtenir le masque de chrome à motif structuré requis dans le MPP. Il comprend la conception de la structure, l’impression sur une feuille transparente et le transfert du motif sur le photomasque chromé. Ils ont également mis en place une installation de lithographie pour la préparation de photomasques. Les motifs de structure imprimés sur la feuille transparente peuvent être transférés sur un photomasque chromé avec cette configuration et un processus de gravure humide ultérieur.
Le système MPP peut fabriquer des éléments optiques haute résolution avec des tailles de caractéristiques allant jusqu'à 85 nm. Ceci est comparable à la résolution de méthodes de fabrication beaucoup plus coûteuses et complexes, telles que la lithographie multiphotonique et par faisceau d’électrons. Le MPP pourrait être utilisé pour fabriquer des dispositifs microfluidiques, des biocapteurs et d'autres dispositifs optiques.
Cette approche de fabrication développée par les chercheurs constitue une avancée significative dans le domaine de la lithographie pour la structuration rapide et haute résolution d’éléments optiques. Il est particulièrement adapté aux applications où un prototypage rapide et une fabrication à faible coût sont importants. Par exemple, il pourrait être utilisé pour développer de nouveaux dispositifs optiques pour la recherche biomédicale ou pour prototyper de nouveaux dispositifs MEMS pour des applications électroniques grand public.
Plus d'informations : Lei Zheng et al, Taille des caractéristiques inférieure à 100 nm réalisée par photolithographie par projection au microscope à base de LED UV, Lumière :Fabrication avancée (2023). DOI :10.37188/lam.2023.033
Fourni par l'Académie chinoise des sciences
