ナノファブリケーション：メタレンズアレイと空間適応型照明を用いた3Dナノリソグラフィー
Nature 648, 8094 doi: 10.1038/s41586-025-09842-x
先端材料、小型デバイス、統合マイクロシステムの需要の高まりから、複雑なマルチスケールの三次元（3D）アーキテクチャーの信頼性の高い作製が求められており、こうした要望が、光やレーザーに基づくプロセスを通してますます取り組まれるようになっている。しかし、従来の結像光学系の視野（FOV）の限界に起因して、既存の3Dレーザーナノファブリケーション技術は、スループット、近接誤差、スケールアップ時のスティッチング欠陥の点で根本的な課題に直面している。今回我々は、メタレンズで生成された焦点アレイを用いて二光子リソグラフィー（TPL）をセンチメートルスケールの書き込みフィールドエリアを超えて並列化する、スケーラブルな3Dナノファブリケーションプラットフォームを提示する。メタレンズは、大きな開口数（NA）、液浸媒質適合性、大規模製造可能性という比類ない特徴を持つため、高スループットナノリソグラフィー向けのサブミクロンスケールの焦点の生成に理想的である。我々は、12 cm2のメタレンズアレイを用いて、12万を超える協同的焦点を形成する印刷システムを実験的に実証する。これは、毎秒108ボクセルを超えるスループットに相当する。空間光変調器（SLM）を用いて焦点アレイをプログラムでパターニングすることによって、精密なグレースケール線幅変調と、半周期的な3D形状や完全に非周期的な3D形状の計画的な印刷に向けた、適応的並列印刷戦略が開発された。我々は、複製された微細構造（1日当たり5000万個を超える微細粒子）、最小113 nmのフィーチャーサイズを有するセンチメートルスケールの3Dアーキテクチャー、フォトニックメタマテリアル、メカニカルメタマテリアルの並列プリント（造形）を実証した。今回の研究は、ウエハースケールの製造に向けて3Dナノリソグラフィーの可能性を実証するもので、TPLがどのようにしてマイクロエレクトロニクス、生物医学、量子技術、高エネルギーレーザー標的への応用に大規模に使用され得るかを示している。
