什么是納米壓印光刻技術(shù)

1995年，華裔科學(xué)家周郁（Stephen Chou）教授首次提出納米壓印概念，從此揭開了納米壓印制造技術(shù)的研究序幕。納米壓印技術(shù)是當(dāng)今最具前景的納米制造技術(shù)之一，很可能成為未來微納電子與光電子產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)技術(shù)。目前，納米壓印技術(shù)在國際半導(dǎo)體藍(lán)圖（ITRS）中被列為下一代32nm、22nm和16nm節(jié)點光刻技術(shù)的代表之一。國內(nèi)外半導(dǎo)體設(shè)備制造商、材料商以及工藝商紛紛開始涉足這一領(lǐng)域，短短25年，已經(jīng)取得很大進(jìn)展。

納米壓印技術(shù)首先通過接觸式壓印完成圖形的轉(zhuǎn)移，相當(dāng)于光學(xué)曝光技術(shù)中的曝光和顯影工藝過程，然后利用刻蝕傳遞工藝將結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到其他任何材料上。納米壓印技術(shù)將現(xiàn)代微電子加工工藝融合于印刷技術(shù)中，克服了光學(xué)曝光技術(shù)中光衍射現(xiàn)象造成的分辨率極限問題，展示了超高分辨率、高效率、低成本、適合工業(yè)化生產(chǎn)的獨特優(yōu)勢，從發(fā)明至今，一直受到學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的高度重視。因此，納米壓印技術(shù)被稱為微納加工領(lǐng)域中第三代最有前景的光刻技術(shù)之一。

納米壓印技術(shù)在電子學(xué)如復(fù)合塑料電子學(xué)、有機(jī)光電子設(shè)備、紅外納米電子器件，光子學(xué)如有機(jī)激光設(shè)備、共軛光子、非線性光學(xué)聚合物納米結(jié)構(gòu)、高分辨率有機(jī)發(fā)光二極管、衍射光學(xué)元件、寬波段偏振器，磁性設(shè)備如高密度圖案磁性介質(zhì)和高容量光盤以及生物學(xué)如 DNA 納流控通道、納米尺度蛋白質(zhì)捕捉、細(xì)胞上的納米結(jié)構(gòu)效應(yīng)等領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用。

納米壓印的優(yōu)勢

如今，納米壓印光刻（NIL）已經(jīng)從一種基于實驗室的研究發(fā)展到一種強(qiáng)大的高容量制造方法，它能夠滿足當(dāng)今制作微納器件的需要，特別是半導(dǎo)體技術(shù)日益復(fù)雜的挑戰(zhàn)。納米壓印相較于光刻技術(shù)，這項技術(shù)擁有其獨特的優(yōu)勢：

（1）納米壓印在簡單3D微納米結(jié)構(gòu)圖形的批量加工上有優(yōu)勢，我們通常所說的光刻技術(shù)都是基于二維平面的加工方式，即使是我們可以通過后續(xù)的一些輔助工藝手段（如選擇性刻蝕、熱回流）來獲得一些3D或者準(zhǔn)確的說是2.5D結(jié)構(gòu)（如金字塔結(jié)構(gòu)、微針結(jié)構(gòu)、微透鏡結(jié)構(gòu)等），但是這些手段的特點是可控性不高（或者說工藝窗口比較?。?。當(dāng)然我們可以使用類似激光或者電子束直寫的的灰度光刻的方式來做一些閃耀光柵、菲涅爾透鏡等結(jié)構(gòu)，但是其難度依然非常高、效率和加工風(fēng)險也都異常高。

（2）大面積簡單圖形重復(fù)結(jié)構(gòu)的加工、成本控制嚴(yán)苛，這里我們常見的簡單重復(fù)結(jié)構(gòu)如：納米柱陣列、孔陣列、光柵結(jié)構(gòu)、六邊形蜂窩結(jié)構(gòu)等，這些結(jié)構(gòu)的特點是單個圖形加工難度不高，但是面積較大導(dǎo)致加工成本高，這個時候我們就可以通過制做納米壓印板子的方式來獲得，而且納米壓印對成本的控制會非常好。

（3）曲面上的微納米結(jié)構(gòu)加工，我們知道現(xiàn)有的光刻技術(shù)幾乎都是基于平面襯底的加工，但是我們在實際使用中往往會遇到需要在球面或者柱面上加工一些微結(jié)構(gòu)，這對于光刻來說，不僅需要花很大的精力去研發(fā)工裝夾具，也需要很大的成本去研究工藝問題。但是隨著納米壓印技術(shù)的發(fā)展，各家都有自己的軟膜技術(shù)，軟膜可以在一些曲率半徑較大的襯底上做出微結(jié)構(gòu)，也可以避開襯底上的一些顆粒缺陷等。另外，柔性襯底上的微結(jié)構(gòu)加工也是納米壓印最大的優(yōu)勢之一。

納米壓印目前的商業(yè)應(yīng)用簡介

一、生物與醫(yī)療技術(shù)解決方案

隨著現(xiàn)代生物與醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展，對微納結(jié)構(gòu)的需求日益增多，例如生物醫(yī)學(xué)檢測、DNA和RNA剪輯等，我們來看下納米壓印技術(shù)為生物與醫(yī)療新技術(shù)提供的解決方案。

應(yīng)用案例如：

納米壓印的單細(xì)胞培養(yǎng)井，用于對單個細(xì)胞進(jìn)行多參數(shù)酶分析等用途

用于制造微針陣列，可以針對特定部位進(jìn)行“貼膏藥”達(dá)到定向治療的目的

除此之外，納米壓印還可以用于石墨烯基納米材料的制備，用來進(jìn)行COVID-19病毒的檢測；制造等離子芯片對血清進(jìn)行便攜式腫瘤生物傳感，結(jié)合納米印跡和微流體技術(shù)；用于免疫分析的光子晶體結(jié)構(gòu)的制備；制造用于醫(yī)療即時診斷的微流體設(shè)備等。

可以看出納米壓印技術(shù)在生物與醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域大顯身手，扮演著舉足輕重的作用，隨著納米壓印設(shè)備的應(yīng)用，生物與醫(yī)療商業(yè)化推廣應(yīng)用已經(jīng)在路上了。

二、下一代LED器件的制造

人們對顯示的追求是不斷提高的。從黑白顯示到彩色顯示，從模擬顯示到數(shù)字顯示，從低分辨率到高分辨率，從平面顯示（2D）到立體顯示（3D），顯示技術(shù)呈現(xiàn)的效果逐漸接近于人眼最適合的觀看效果。傳統(tǒng)的LED制造技術(shù)已經(jīng)達(dá)到瓶頸，現(xiàn)在納米壓印技術(shù)可以提供更小單元結(jié)構(gòu)LED及曲面結(jié)構(gòu)顯示器制造，從而制造下一代LED器件。

納米壓印應(yīng)用于LED的納米線圖形

三、用于AR眼鏡的衍射光波導(dǎo)鏡片制造

我們知道AR眼鏡的核心顯示技術(shù)——光波導(dǎo)，因其輕薄和外界光線的高穿透特性，而被認(rèn)為是消費(fèi)級AR眼鏡的必選光學(xué)方案。光波導(dǎo)的形成需要借助光柵，光柵的制造過程需要應(yīng)用納米壓印工藝，先制作光柵的壓印模具，這個模具可以通過納米壓印技術(shù)壓印出成千上萬個光柵。納米壓印需要先在玻璃基底（即波導(dǎo)片）上均勻涂上一層有機(jī)樹脂，然后拿壓印模具蓋下來，用紫外線照射固化，固化后再把模具提起來，波導(dǎo)上的衍射光柵就形成啦。

納米壓印的波導(dǎo)單元

AR眼鏡的增強(qiáng)現(xiàn)實應(yīng)用

目前國內(nèi)從事納米壓印設(shè)備研發(fā)的廠商——上海埃眸科技有限公司，在納米壓印領(lǐng)域有深厚的技術(shù)積累，已經(jīng)實現(xiàn)了納米壓印設(shè)備的自主生產(chǎn)。

埃眸科技是一家專業(yè)從事納米壓印光刻技術(shù)及一站式解決方案的科技公司，業(yè)務(wù)涵蓋納米壓印光刻機(jī)設(shè)計與制備，納米壓印產(chǎn)品代工等。埃眸科技雖然是一家初創(chuàng)公司，但團(tuán)隊經(jīng)驗技術(shù)儲備豐富，團(tuán)隊技術(shù)負(fù)責(zé)人來自在美國從事納米壓印二十余年的孔博士，核心團(tuán)隊成員有來自歐洲從事納米壓印量產(chǎn)十余年的專家羅博士，有交大、復(fù)旦機(jī)械領(lǐng)域博士數(shù)位，具備強(qiáng)大的研發(fā)能力。

公司不僅在研發(fā)經(jīng)驗和實力上有較強(qiáng)優(yōu)勢，在設(shè)備成本方面也進(jìn)行了較好控制。例如，實驗室用的桌面式納米壓印設(shè)備，從國外進(jìn)口的價格在80-140萬之間（根據(jù)壓印晶圓的尺寸及功能），埃眸科技自主研發(fā)的桌面式納米壓印設(shè)備不僅在性能方面超越了進(jìn)口設(shè)備，設(shè)備成本方面甚至不到進(jìn)口的一半價格。其他自動化量產(chǎn)設(shè)備無論是在技術(shù)水平還是價格方面都非常有競爭力。

埃眸科技的產(chǎn)品簡介

埃眸科技納米壓印的產(chǎn)品：

1、AM200全自動納米壓印機(jī)

AM200納米壓印系統(tǒng)是用于批量量產(chǎn)的全自動化高產(chǎn)能、高精度的納米壓印的光刻設(shè)備。該設(shè)備從放片、壓印、脫膜、取片均是全自動完成，它能實現(xiàn)全類型晶圓的穩(wěn)定壓印，同一片不同區(qū)域、同模板壓印的不同片之間一致性優(yōu)異。產(chǎn)品最低分辨率可達(dá)10nm。

2、AM100半自動式納米壓印機(jī)

AM100納米壓印機(jī)是用于精準(zhǔn)納米壓印的設(shè)備。它能實現(xiàn)全類型晶圓的優(yōu)異均勻性壓印，分辨率可低于10納米。適用于低批量制造和項目研發(fā)。

3、AM010桌面納米壓印機(jī)

桌面納米壓印設(shè)備AM010為熱壓印和紫外固化壓印設(shè)備,是一款桌面型設(shè)備，擁有領(lǐng)先的工藝和技術(shù)水平，適合高校研究、企業(yè)預(yù)研用途。這款桌面納米壓印設(shè)備分為可4英寸桌面壓印設(shè)備&8英寸桌面壓印設(shè)備。

設(shè)備應(yīng)用情況：

1、光柵制備

2、20nm線寬線柵結(jié)構(gòu)

3、光學(xué)元器件制造

4、工藝水平

我們的設(shè)備可以量產(chǎn)什么？

1、用于人臉識別的光學(xué)元器件DOE或者Diffuser。

2、屏幕下指紋用的微透鏡陣列

3、AR眼鏡的衍射光波導(dǎo)鏡片

4、自動駕駛抬頭顯示和激光雷達(dá)擴(kuò)散器件

除了常規(guī)4-12英寸設(shè)備外，埃眸科技還可以進(jìn)行納米壓印設(shè)備的定制，如用于顯示行業(yè)的大面積光學(xué)膜制作設(shè)備。

埃眸科技認(rèn)為納米壓印技術(shù)的應(yīng)用前景非常廣闊，會持續(xù)在這一領(lǐng)域深耕。同時，歡迎對納米壓印感興趣的個人、研究機(jī)構(gòu)及公司聯(lián)系我們，進(jìn)行技術(shù)交流合作。

責(zé)任編輯：xj

原文標(biāo)題：納米壓印光刻，一種新型納米圖案制造技術(shù)

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