纳米压印技术(周伟民[等]编著)思维导图

纳米压印技术纳米加工技术—纳米压印摘要：半导体器件的特征尺寸必需急剧减小才能满足集成电路迅速发展的需要，采用纳米加工技术可制备出纳米量级的图案及器件。

纳米压印作为纳米加工技术中具有较大潜力的一种工艺，采用非光学技术手段实现纳米结构图形的转移，有望打破传统光刻技术的分辨率极限。

本文从原理入手，介绍了纳米压印技术的分类、发展及应用。

文中所述内容有助于快速理解纳米压印技术的整体概况，对进一步改善纳米压印工艺的性能有着较重要的意义。

1 引言21世纪以来，由半导体微电子技术引发的微型化革命进入了一个新的时代，即纳米技术时代[1]。

纳米技术指的是制备和应用纳米量级(100nm以下)的结构及器件。

纳米尺度的材料性质与宏观尺度的大为不同。

比如块状金的熔融温度为1063℃，而2nm-3nm的纳米金粒子的熔融温度为130℃-140℃等。

功能结构的纳米化不仅节约了能源和材料，还造就了现代知识经济的物质基础。

纳米技术依赖于纳米尺度的功能结构与器件，而实现结构纳米化的基础是先进的纳米加工技术。

在过去几十年的发展中，纳米加工技术不仅促进了集成电路的迅速发展，实现了器件的高集成度，还可以制备分子量级的传感器操纵单个分子和原子等等。

纳米加工技术是人类认识学习微观世界的工具，通过理解这一技术可以帮助我们更好认识纳米技术以及纳米技术支撑的现代高科技产业。

纳米加工技术与传统加工技术的主要区别在于利用该工艺形成的器件结构本身的尺寸在纳米量级。

可以分为两大类[1]：一类是自上而下(top-down)的加工方式，即复杂的微观结构由平面衬底表面逐层建造形成，也可以理解为在已经存在材料的基础上进行特定加工实现纳米结构和器件。

目前发展较为成熟的纳米加工技术，如光刻(平面工艺)、纳米压印(模型工艺)、探针工艺等都属于此类加工技术。

此类加工方式大多涉及到某种方式的光刻制作图形与图形转移技术，可加工的结构尺寸受限于加工工具的能力。

传统的纳米加工工艺相当成熟，可基本满足各种微观结构的研究与生产需要。

纳米压印及其加工技术摘要：纳米压印是一种全新的纳米图形复制方法。

米压印可望成为一种工业化生产技术，从根本上开辟了各种纳米器件生产的广阔前景。

讲解了纳米压印相关技术种类，技术发展程度，及未来发展方向和应用前景。

关键词：纳米压印；影响因素；产业化发展7月16日，王旭迪老师在我校格物楼二楼学术报告厅开展一场主题报告，本次报告主题为“纳米压印及其加工技术”。

我专业80余人参加了此次报告会。

王老师讲解了纳米压印技术的分类、原理，以及此项技术的发展历程和应用前景。

一、纳米压印的技术方法纳米压印技术最早由Stephen 丫Choi教授在1995年率先提出,这是一种不同与传统光刻技术的全新图形转移技术。

纳米压印技术的定义为：不使用光线或者辐照使光刻胶感光成形，而是直接在硅衬底或者其它衬底上利用物理学的机理构造纳米尺寸图形。

纳米压印技术是一种目前在国际上引起普遍关注的具有超高分辨率的新纳米光刻方法，可以在柔性聚合物等薄膜上形成分辨率小于10nm的大面积三维人工结构。

纳米压印分为两步：压印和图形的转移。

将模版与基片进行对准，基片由硅片和聚合物形成的抗蚀层组成。

通常热压印中抗蚀层为传统光刻胶聚甲基丙烯酸甲脂（PMMA）,且压印前已经均匀固化在硅片上。

然后加压，使模版上的微细图形转移到抗蚀剂上。

最后进行脱模分离，使模版与抗蚀层分离。

后续工艺为采用反应离子刻蚀（RIE）将残余层除去。

这就完成了整个压印过程。

传统纳米压印技术主要有三种：热塑纳米压印技术、紫外固化压印技术和微接触纳米压印技术。

1.1热塑纳米压印技术热塑纳米压印技术主要的工艺流程：制备高精度掩模板，一般采用硬度大和化学性质稳定的SiC、SisN、SQ2 ,利用电子束蚀刻技术或反应离子蚀刻技术来产生图案；利用旋涂的方式在基板上涂覆光刻胶,常见的是PMM和PS加热至光刻胶的玻璃化转换温度（Tg）之上50C〜100C ,然后加压（500kPa〜1 OOOkPa）于模板并保持温度和压力一段时间，液态光刻胶填充掩模版图形空隙；降低温度至Tg以下后脱模，将图形从模板转移到基片上的光刻胶；采用反应离子刻蚀去除残留光刻胶，就将图形转移到基板上。

纳米压印图章NIL Technology (NILT) 是一家以制作并经销纳米压印光刻模版为主，集压印服务、生产以及咨询为一体的专业技术公司。

NILT同时还致力于拓展纳米结构的新兴应用领域，并取得了卓越的成就。

我们的模版可以根据客户对所刻图案的样式和材料的具体要求进行特别加工。

•模版的图案尺寸可在20nm以下•大至150nm的圆形或方形模版•模版材料：硅，石英，镍等•适用于各种纳米压印版式的模版我们的模版可以广泛应用于不同的领域（但不仅限于以下领域），例如：•可再生能源•微流体、纳流体•发光二极管和激光器•生命科学，如芯片实验室系统•光学•射频元器件•数据存储•安全系统•半导体纳米压印模版NILT根据客户订单的要求来生产模版。

我们致力于为客户提供最高质量的纳米压印模版。

我们的模版可用于热压印和紫外压印，并适用于所有压印版式，其结构尺寸可在20 nm以下。

NILT为您提供：•最小结构尺寸可在20 nm以下•结构周期尺寸可在40nm以上（取决于结构尺寸）•结构高度（典型宽高比为2：1）•模版半径大至150nm•凸起和凹陷图型模板•模版材料：硅，石英，镍等NILT 所在的生产车间可以用任何净室所兼容的材料来制作纳米压印模版。

其中以硅、石英和镍为材料比较典型，但是我们也可以根据您的要求适用其他不同的材料。

例如：• 晶片，匀胶铬版等• 二氧化硅 • 氮化硅• 金属 ( 如：金，钛，铝，铬，银，镍，铂 ) •SU-8 或其他交联聚合物NILT 的模版基于其专利的微机电的模版基于其专利的微机电系统技术系统技术系统技术，，从而在最大程度上确保模版压印的均一性从而在最大程度上确保模版压印的均一性。

• 模版设计方面：聚合物流动，模版图型，模版图型密度，模版图型高度，模版材料等• 压印聚合物选取方面：流动特性， 结构刻蚀的选择性 ， Lift-off 过程的特性 ，聚合物系统的可用性 ，加工的时间等• 压印参量：压印温度，压印压力，压印时间等 • 压印工序的选择NILT 标准模版在 2 英尺范围内设有 9 个图案区域，其中每个图案区域又划分为 16 个小型区域（每个小型区域的间隙为 200 µm ），上面刻有尺寸为 250 nm, 200 nm, 150 nm 甚至小到 100 nm 的各种图案，如方格、十字形槽、直线和点。