高能聚焦质子束无掩模刻写实验与方法研究

高能聚焦质子束刻写（Proton Beam Writing，PBW）是一种新型的直接刻写方法，它使用MeV级能量的聚焦质子束流在微米甚至纳米尺度上定型抗蚀剂材料。同电子束和重离子束刻写相比，质子在材料中有小的临近效应和更深的直线穿透距离，使用PBW技术很容易在刻写材料上获得三维的、有垂直平滑侧面的、以及低线边缘粗糙度的高纵横比结构。相对于光刻技术，PBW无须掩模、刻写深度可以由质子的能量精确控制，便于多层结构的加工。本项目拟将建立空间分辨率100纳米的质子微束系统和图形化扫描控制系统，研究厚层光刻胶覆层方法、以及原始微结构的转印技术，在我国首次建立完整的PBW实验平台和系统的PBW实验方法，初步制备X射线光刻的金属掩模以及用于细胞生物学研究的微结构器件，推动我国离子束应用技术的发展。

高能聚焦质子束刻写（Proton Beam Writing，PBW）是一种新型的直接刻写方法，它使用MeV级能量的聚焦质子束流在微米甚至纳米尺度上定型抗蚀剂材料。同电子束和重离子束刻写相比，质子在材料中有小的临近效应和更深的直线穿透距离，使用PBW技术很容易在刻写材料上获得三维的、有垂直平滑侧面的、以及低线边缘粗糙度的高纵横比结构。相对于光刻技术，PBW无须掩模、刻写深度可以由质子的能量精确控制，便于多层结构的加工。因此，通过本项目研究，在我国建立了PBW实验平台和实验方法，取得如下主要成果：（1）研制成功质子束图形化扫描控制系统，建立空间分辨率1微米的质子微束刻写系统；（2）建立了质子光刻胶旋涂、覆层、显影、定影等实验装置和方法；（3）研究了厚层光刻胶覆层方法、以及原始微结构的转印技术；（4）在正、负光刻胶（PMMA，SU-8）上制备的一些典型微结构器件。