（文/觀察者網 一鳴）據中科院官網7月7日報道，近日，中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所研究員張子旸與國家納米中心研究員劉前合作，在Nano Letters上發表了題為5 nm Nanogap Electrodes and Arrays by a Super-resolution Laser Lithography的研究論文，報道了一種新型5nm超高精度激光光刻加工方法。
傳統上，激光直寫可利用連續或脈沖激光在非真空的條件下實現無掩模快速刻寫，降低了器件制造成本，是一種有競爭力的加工技術。然而，激光直寫技術由于衍射極限以及鄰近效應的限制，很難做到納米尺度的超高精度加工。
蘇州納米所張子旸團隊基于光熱反應機理設計開發了一種新型三層堆疊薄膜結構。在無機鈦膜光刻膠上，采用雙激光束（波長為405nm）交疊技術（圖a），通過精確控制能量密度及步長，實現了1/55衍射極限的突破（NA=0.9），達到了最小5nm的特征線寬。此外，研究團隊利用這種超分辨的激光直寫技術，實現了納米狹縫電極陣列結構的大規模制備（圖b-c）。
雙束交疊加工技術示意圖（左）和5nm 狹縫電極電鏡圖（右）
相較而言，采用常規聚焦離子束刻寫，制備一個納米狹縫電極需要10到20分鐘，而利用本文開發的激光直寫技術，可以一小時制備約5×105個納米狹縫電極，展示了可用于大規模生產的潛力。
該研究使用了研究團隊開發的具有完全知識產權的激光直寫設備，利用激光與物質的非線性相互作用來提高加工分辨率，有別于傳統的縮短激光波長或增大數值孔徑的技術路徑，打破了傳統激光直寫技術中受體材料為有機光刻膠的限制，可使用多種受體材料，擴展了激光直寫的應用場景。
研究團隊針對激光微納加工中所面臨的實際問題出發，解決了高效和高精度之間的固有矛盾，開發的新型微納加工技術在集成電路、光子芯片、微機電系統等眾多微納加工領域展現了廣闊的應用前景。
小貼士：光刻技術的種類
觀察者網查詢發現，激光直寫技術是基于光學的無掩模光刻技術的一種。近年來，隨著光刻分辨率的不斷提高，掩模的成本呈直線上升的態勢，無掩模光刻技術也成為研究熱點。
無掩模光刻技術的種類較多，主要分為基于光學的無掩模光刻技術和非光學無掩模光刻技術兩大類。去年曝光通過驗收的中科院研制的“超分辨光刻裝備”，其采用的表面等離子體（surface plasma，SP）光刻法則是非光學無掩模光刻技術的一種。
除了無掩模光刻技術，目前主流的光刻技術還有極紫外光刻技術和納米壓印技術。
其中極紫外光刻技術是最有可能達到量產化要求的光刻技術。極紫外光刻技術使用波長為13.5 nm的極紫外光，經過由80層Mo—Si結構多層膜反射鏡組成的聚光系統聚光后，照明反射式掩模，經縮小反射投影光學系統，將反射掩模上的圖形投影成像在硅片表面的光刻膠上。
納米壓印光刻技術則采用高分辨率電子束等方法將納米尺寸的圖形制作在“印章”上，然后在硅片上涂上一層聚合物，用已刻有納米圖形的硬“印章”“壓印”聚甲基丙烯酸甲酯涂層使其發生變形，從而實現圖形的復制。
