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納米加工技術(shù)

在過去幾十年的發(fā)展中，納米加工技術(shù)促進(jìn)了集成電路的迅速發(fā)展，實現(xiàn)了器件的高集成度，納米加工技術(shù)是人類認(rèn)識學(xué)習(xí)微觀世界的工具，通過理解這一技術(shù)可以幫助我們更好認(rèn)識納米技術(shù)以及納米技術(shù)支撐的現(xiàn)代高科技產(chǎn)業(yè)。

納米加工技術(shù)與傳統(tǒng)加工技術(shù)的主要區(qū)別在于利用該工藝形成的器件結(jié)構(gòu)本身的尺寸在納米量級。可以分為兩大類 ：一類是自上而下的加工方式，即復(fù)雜的微觀結(jié)構(gòu)由平面襯底表面逐層建造形成， 也可以理解為在已經(jīng)存在材料的基礎(chǔ)上進(jìn)行特定加工實現(xiàn)納米結(jié)構(gòu)和器件。目前發(fā)展較為成熟的納米加工技術(shù)，如光刻、納米壓印、探針工藝等都屬于此類加工技術(shù)。另一類是自下而上的加工方式，此方式依賴于分子自組裝過程，可從分子水平出發(fā)構(gòu)建納米結(jié)構(gòu)，此類加工方式是在無基本結(jié)構(gòu)或材料存在的情況下通過分子增長獲得圖形。

納米壓印技術(shù)

目前納米加工技術(shù)中應(yīng)用最多的是平板加工工藝，平板加工工藝依賴于光刻技術(shù)。光刻技術(shù)指的是通過曝光和刻蝕將掩模板上的集成電路圖形轉(zhuǎn)移到晶圓上。目前曝光系統(tǒng)的極限分辨率為半波長。而納米壓印技術(shù)是通過轉(zhuǎn)移介質(zhì)的物理變形而不是改變其化學(xué)特性來實現(xiàn)圖形轉(zhuǎn)移，其分辨率取決于掩模板的尺寸，壓印過程中不受光波波長、物鏡數(shù)值孔徑等因素的限制，有望突破傳統(tǒng)光刻工藝的分辨率極限。

納米壓印基本流程

納米壓印技術(shù)基本思想是通過轉(zhuǎn)移介質(zhì)將掩模板上的圖形轉(zhuǎn)移到基板上，轉(zhuǎn)移介質(zhì)多使用聚合物薄膜 (如PMMA 、PDMS 等)。納米壓印工藝包括圖形復(fù)制和圖形轉(zhuǎn)移兩大步驟，掩模板在壓力的作用下壓進(jìn)轉(zhuǎn)移介質(zhì)，經(jīng)一段時間后轉(zhuǎn)移介質(zhì)將納米腔穴充分填充，隨之釋放壓力進(jìn)行固化脫模，即可在基板上形成輔助轉(zhuǎn)移圖形。在圖形復(fù)制過程結(jié)束之后，首先需要采用各向異性刻蝕或者反應(yīng)離子刻蝕 (RIE)等方法去除掉基板上的抗蝕劑殘余層， 然后開始圖形轉(zhuǎn)移過程。轉(zhuǎn)移圖形可以通過刻蝕或者剝離 (淀積、溶脫 )方法獲得。在刻蝕過程中，基板上抗蝕劑材料的圖形結(jié)構(gòu)被當(dāng)作掩蔽層，然后采用各向異性刻蝕等方法對基板進(jìn)行刻蝕，這樣就將圖形轉(zhuǎn)移到基板上。剝離由淀積和溶脫兩個步驟組成，先在抗蝕劑的表面鍍上一層金屬薄膜，然后用有機(jī)溶劑將抗蝕劑和其表面的金屬薄膜溶解掉，基板剩余的金屬薄膜形成了與掩模板上圖形一樣的微結(jié)構(gòu)，即獲得轉(zhuǎn)移圖形。納米壓印的基本流程如圖1所示。

圖 1 納米壓印技術(shù)基本流程圖

由于納米壓印技術(shù)采用的是1:1比例的掩模板進(jìn)行圖形的轉(zhuǎn)移，無需考慮分辨率受限的問題。

芯明天壓電位移平臺

納米壓印過程中芯明天壓電納米平臺及促動器，可以提供穩(wěn)定的位移輸出與控制操作，精度可以達(dá)到納米級別，同時可以提供較大的出力和快速的響應(yīng)，芯明天壓電納米平臺是納米壓印技術(shù)的重要執(zhí)行元件。

芯明天壓電納米定位臺參數(shù)舉例

P12A.XY200Z100壓電掃描臺

型號：P12A.XY200Z100S

閉環(huán)傳感器：有

運(yùn)動自由度：X Y Z

行程范圍：XY 250μm/軸，Z 100μm

P15.XYZ100壓電納米定位臺

型號：P15.XYZ100S

閉環(huán)傳感器：有

運(yùn)動自由度：X Y Z

行程范圍：120μm/軸

P15.XYZ300壓電納米定位臺

型號：P15.XYZ300S/K-C1

閉環(huán)傳感器：有

運(yùn)動自由度：X Y Z

行程范圍：300μm/軸

P17.XY200壓電納米定位臺

型號：P17.XY200S

閉環(huán)傳感器：有

運(yùn)動自由度：X Y

行程范圍：187.5μm/軸

P18.XY200壓電納米定位臺

型號：P18.XY200S

閉環(huán)傳感器：有

運(yùn)動自由度：X Y

行程范圍：250μm/軸