该文档属于类型a：单篇原创研究报告。以下为针对中国学者的学术报道：

作者及机构
本研究由德国三所机构联合完成：
- 第一作者 Thomas Handte（通讯作者）来自Technische Universität Ilmenau大学IMN Macronano研究所
- 合作作者Nicolas Scheller、Lars Dittrich隶属5microns GmbH公司
- Manuel W. Thesen等研究者来自Micro Resist Technology GmbH公司
论文发表于Elsevier旗下期刊《Micro and Nano Engineering》2022年第14卷（DOI: 10.1016/j.mne.2022.100106）

学术背景
研究聚焦于纳米压印光刻（Nanoimprint Lithography, NIL）领域，旨在解决高深宽比（aspect ratio）纳米结构制造中的核心难题。传统紫外光刻因衍射极限难以实现亚波长尺度的纳米图案，而软紫外纳米压印（soft UV-NIL）虽能高量产复制纳米结构，但存在等离子刻蚀过程中掩模选择性不足的问题。为此，团队开发了新型双层（bilayer）和三层（trilayer）光阻系统，目标在4英寸晶圆尺度实现深宽比达14:1的纳米结构制造，为 plasmonics（等离激元学）、光催化等领域提供高精度纳米加工方案。

研究流程
1. 材料体系设计
- 双层系统：底层采用lift-off polymer LOR1A（剥离聚合物），顶层为UV固化光阻mr-nil210（厚度200 nm）
- 三层系统：顶层mr-nil213fc光阻（200 nm）/中间SiO₂层（ICP-PECVD低温沉积）/底层有机转移层UL1

1. 软紫外纳米压印

   • 使用PDMS（polydimethylsiloxane）弹性印章复制300 nm直径圆柱阵列（间距600 nm，高度450 nm的原版）
     
   • 在GD-N-03A设备上采用中心到边缘压印策略（压力10 kPa，环境气氛）
     

2. 残留层处理与图形转移

   • 双层系统：氧等离子体去胶（牛津仪器Plasmalab 100，200W，30秒）→ 1% TMAH（四甲基氢氧化铵）湿法刻蚀形成各向同性undercut（横向刻蚀量需精确控制）
     
   • 三层系统：通过ICP-RIE（感应耦合等离子体反应离子刻蚀）干法刻蚀SiO₂中间层（CHF₃/Ar等离子体）→ O₂等离子体实现UL1层的undercut
     

3. 金属硬掩模制备

   • 电子束蒸发沉积40 nm铝（双层）或铬（三层）→ 超声辅助剥离（双层用DMSO溶剂，三层用异丙醇）
     
   • 最终获得纳米孔阵列金属掩模（特征尺寸300 nm）
     

4. 高深宽比刻蚀验证

   • 采用低温ICP-RIE（-120°C，SF₆/O₂混合气体）刻蚀硅衬底
     
   • 关键参数：ICP功率1000W，直流偏压-90V，刻蚀速率780 nm/min
     

主要结果
1. 双层系统性能
- SEM显示湿法刻蚀可形成均匀的undercut结构（横向刻蚀约80 nm）
- 铝掩模成功实现300 nm孔径阵列，经等离子刻蚀后硅结构深宽比达10:1

1. 三层系统突破

   • 干法刻蚀替代湿法工艺，undercut控制精度提升（误差<±5 nm）
     
   • 铬硬掩模在低温刻蚀中展现优异选择比，实现3.1 μm深硅结构（深宽比14:1）
     

2. 工艺对比

   • 三层系统避免溶剂对光阻的侵蚀，适用于热敏感衬底
     
   • 干法工艺兼容MEMS生产线，重复性优于湿法工艺
     

结论与价值
科学研究价值：
- 提出两种可量产的纳米图形化方案，突破传统光刻衍射极限
- 阐明SiO₂中间层作为硬掩模的机理，为非金属硬掩模设计提供新思路

应用价值：
- 为超表面（metasurfaces）、光子晶体等器件制造提供标准化工艺
- 双层系统兼容现有UV-NIL产线，三层系统适用于复杂玻璃衬底加工

研究亮点
1. 创新工艺：首次将ICP-PECVD沉积SiO₂引入三层NIL系统，实现纳米级undercut的干法控制
2. 性能突破：14:1深宽比创当时软UV-NIL领域纪录（相比文献报道提升40%）
3. 跨学科意义：研究成果可延伸至量子光学器件制造（原文提及获图林根州量子光学组件项目资助）

补充发现
- 发现铬掩模在氟基等离子体中形成的非挥发性CrFₓ化合物可增强刻蚀选择性（与铝掩模相比选择比提升2倍）
- 提出未来优化方向：开发旋涂中间层材料以替代CVD工艺，进一步简化流程