近日，西湖大学仇旻教授、博士生齐利民与研究团队成功设计并测试了一种微机械制造的焦耳-汤姆逊（Joule-Thomson，JT）低温冷却器，用作冰刻系统的冷台。该设备能够在30分钟内将样品快速冷却至99.5 K，并在10分钟内加热至室温，相较于传统基于液氮的冰刻系统，冷却时间减少了90%，操作温度降低了30 K。

此冷台通过高压氮气节流液化实现低振动快速冷却，样品下方的氮气质量流率保持在20 mg/s以下，有效降低振动。实验表明，在最低温度时的峰峰值振幅小于3 nm。作为首次在冰刻系统中集成的制冷机，该冷台不仅提升了冰刻蚀的效率，还使得对更多种类的冰光刻胶进行探索成为可能。该系统显著提高了制冷性能，使最小线宽从61 nm缩小到29 nm，最小线间距从200 nm减小到100 nm。此外，团队还在600 nm厚的固体苯甲醚上成功加工了一个五步结构，展示了其处理较厚冰层的能力。

基于该研究，仇旻实验室未来将通过优化微通道进一步降低冷却温度，并探索更先进的前驱物，以推动冰刻技术的发展和应用。该研究成果在期刊Microelectronic Engineering中发表。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.mee.2024.112180