在微纳制造领域,特殊形貌的三维微结构是实现器件多功能化的关键。日本倾斜角刻蚀技术凭借其角度调控能力,突破了传统垂直刻蚀的局限,可制备出倾斜侧壁、螺旋、柱状阵列等复杂微纳结构,在光学、生物医疗、传感器等领域占据重要地位,成为微纳加工领域的代表性技术之一。
日本倾斜角刻蚀技术源于传统等离子体刻蚀的创新升级,其核心原理是通过调整样品台与等离子体束流的夹角,结合掩模的阴影效应,实现非垂直方向的选择性刻蚀。在刻蚀过程中,样品台可绕轴线旋转并精准控制倾斜角度,等离子体中的活性离子沿倾斜方向轰击样品表面,被掩模遮挡的区域得以保留,未遮挡区域则随刻蚀时间推移形成倾斜或三维结构。此外,日本研发的深反应离子刻蚀技术与倾斜角控制的结合,可实现高深宽比与倾斜角度的协同调控,进一步拓展了结构制备的多样性。

该技术的核心优势体现在结构可控性强与工艺兼容性高。通过精确调节倾斜角度、旋转速度与刻蚀功率,可灵活控制微结构的倾斜角度、侧壁粗糙度与深宽比,制备出角度误差小于1°的高精度倾斜结构;同时,其工艺可与传统半导体制造流程兼容,适用于硅、玻璃、金属等多种基材,无需额外改造生产线路,降低了工业化应用成本。
在实际应用中,日本倾斜角刻蚀技术已实现产业化落地。在光学领域,利用该技术制备的倾斜光栅结构,可显著提升液晶显示器的背光利用率与视角范围,成为显示面板的核心技术之一;在生物医疗领域,倾斜角刻蚀加工的微针阵列,可实现药物的无痛经皮给药,已应用于胰岛素等多肽类药物的递送系统;在传感器领域,基于倾斜柱状结构的气体传感器,通过增大比表面积与气体接触效率,灵敏度较传统传感器提升5-10倍。
近年来,日本倾斜角刻蚀技术不断向更微观、更复杂的方向突破。目前,其刻蚀精度已达到纳米级,可制备出用于量子点器件的三维纳米结构;同时,与纳米压印光刻的结合,实现了大面积复杂微纳结构的低成本批量生产。