纳米压印光刻技术--下一代批量生产的光刻技术

纳米压印光刻技术已被证实是纳米尺寸大面积结构复制的最有前途的下一代技术之一。这种速度快、成本低的方法成为生物化学、μ级流化学、μ-TAS和通信器件制造以及纳米尺寸范围内广泛应用的一种日渐重要的方法,如生物医学、纳米流体学、纳米光学应用、数据存储等领域。由于标准光刻系统的波长限制、巨大的开发工作量、以及高昂的工艺和设备成本,纳米压印光刻技术可能成为主流IC产业中一种真正富有竞争性方法。对细小到亚10nm范围内的极小复制结构,纳米压印技术没有物理极限。从几种纳米压印光刻技术中选择两种前景广阔的方法——热压印光刻(HEL)和紫外压印光刻(UV-NIL)技术给予介绍。两种技术对各种各样的材料以及全部作图的衬底大批量生产提供了快速印制。重点介绍了HEL和UV-NIL两种技术的结果。全片压印尺寸达200mm直径,图形分辨力高,拓展到纳米尺寸范围。     

纳米压印模板需要高质量的检测技术

纳米压印光刻经学术和行业团体近十年的研究之后，已逐渐开始对半导体行业产生引导作用。简单地讲，纳米压印是把一个1×的模板压进一个柔性层，从而在衬底上制作图形。斯坦福大学的电子工程教授Fabian Pease说：“它引人注意之处是具有半导体行业现在非常感兴趣的分辨率，即远低于100nm的线条，而在这个范围内，如果无法用纳米压印光刻来实现，光学光刻将变得很昂贵。”     

纳米压印光刻模版制作技术

在下一代光刻技术中,光刻的成本越来越高,这使得工业界开始寻找新的技术。纳米压印作为非光学的下一代光刻技术,具有分辨率高、成本低、产率高等诸多优点,因而可能应用于将来的半导体制造中。同时,纳米压印也可以用于微机电系统(MEMS)和其他纳米结构的图形复制。纳米压印光刻技术主要包括热压印、紫外固化压印和微接触法压印。介绍了在这3种纳米压印光刻技术中,压印模版制作的制作工艺和模版表面的防粘连处理,并且讨论3种压印方法适用的不同领域。     

纳米压印技术进展及应用

半导体加工几十年里一直采用光学光刻技术实现图形转移,最先进的浸润式光学光刻在45 nm节点已经形成产能,然而,由于光学光刻技术固有的限制,已难以满足半导体产业继续沿着摩尔定律快速发展.在下一代图形转移技术中,电子束直写、X射线曝光和纳米压印技术占有重要地位.其中纳米压印技术具有产量高、成本低和工艺简单的优点,是纳米尺寸电子器件的重要制作技术.介绍了传统纳米压印技术以及纳米压印技术的新进展,如热塑纳米压印技术、紫外固化纳米压印技术、微接触纳米压印技术、气压辅助纳米压印技术、激光辅助压印技术、静电辅助纳米压印技术、超声辅助纳米压印技术和滚轴式纳米压印技术等.     

基于光刻版的无留膜紫外纳米压印技术研究

针对纳米压印光刻技术中压印脱模后的留膜去除问题,提出了一种基于光刻版的无留膜紫外纳米压印技术.采用传统的光刻版作为紫外压印模版,由于模版上铬层的遮蔽作用.使得铬层下面的光刻胶不被曝光,从而可以轻易地被去除.实验结果表明,该技术综合了压印与光刻各自的优点,可以获得无留膜厚度的压印图形,省去了压印后的留膜刻蚀工艺.从而避免了由于留膜厚度不均匀所带来的过刻蚀或欠刻蚀的问题.     

紫外纳米压印技术的图形转移层工艺研究

研究了紫外纳米压印技术的图形转移层工艺,通过改变膜厚进行压印对比实验,将转速控制在3000～4000r/min,成功地得到了50nm光栅结构的高保真图形,复型精度可以达到93.75%。同时阐明,纳米压印技术由于具有超高分辨率、低成本、高产量等显著特点,将成为下一代光刻技术(NGL)的主要候选者之一。     

紫外纳米压印OLED衬底微结构的制备技术

在有机发光二极管(OLED)器件衬底上制备可传递三维立体微结构可有效消除波导、增加出光耦合,从而增加器件出光效率。纳米压印技术是制备立体微结构的主要方法之一。采用紫外纳米压印技术在OLED衬底上制备三维立体微结构。首先采用电子束光刻(EBL)技术与干法刻蚀相结合的方法来制备高精度的紫外纳米压印模板;然后对模板进行清洗与抗粘连处理;最后采用紫外纳米压印技术在OLED衬底上成功制备了可传递三维立体微结构。制备结果表明,所形成的微结构具有均匀性好和压印精度高的特点。     

下一代光刻技术的设备

下一代光刻技术是指≤32nm工艺节点的光刻技术。介绍了下一代光刻技术与设备,包括X射线光刻技术、极紫外线光刻技术和纳米压印光刻技术等。     

纳米压印模板需要高质量的检测技术

纳米压印光刻经学术和行业团体近十年的研究之后,已逐渐开始对半导体行业产生引导作用。简单地讲,纳米压印是把一个1×的模板压进一个柔性层,从而在衬底上制作图形。斯坦福大学的电子工程教授     

高分辨率SiNx纳米压印模板的快速制备工艺

纳米压印技术是近年来国际新兴的纳米光刻技术,具有高分辨率、高效率和低成本等优点。本文结合电子束光刻技术和干法刻蚀技术开发了简洁的纳米压印SiNx光栅模板制造工艺。为提高工艺效率,引进高灵敏度的化学放大胶NEB-22胶（负性胶）作为电子光刻胶,用电子束光刻技术在NEB-22上刻出光栅图形,再利用其作为掩膜,经反应离子刻蚀后,将光栅图形转移到氮化硅上,得到所需模板。文中详细研究了NEB-22胶的电子束光刻特性及其干法刻蚀特性,指出了它作为电子束光刻胶的优点及它相对于铬掩膜而言作为干法刻蚀掩膜的不足。     

博弈的光刻技术面临的难题

两天的先进光刻技术学术报告后,在Sematech Litho Forum举行的小组讨论会上,与会的专家们针对包括极紫外光刻技术（EUV）、双重成像技术、高折射率浸没式光刻技术、纳米压印技术以及无掩膜版电子束成像技术在内的各种可能的图形解决方案的优、缺点各抒己见．然而，在这些讨论中各种技术部面临着共同的问题，即采用何种商业运作模式以回收巨额的先期研发投入、如何进行利益分配和成本控制以及如何扫除光刻技术前进道路上的障碍。     

SUSS光刻机实现大面积纳米压印光刻

<正>SUSS MicroTec,全球领先的三维、MEMS、先进封装、纳米压印设备供应商,于日前宣布,其手动光刻机,外加一个纳米压印的组件,即可对大面积图形重复进行亚50nm的压印。这项新技术名为"基板完整压印光刻"(SCIL),由荷兰埃因霍恩飞利浦研究所开发,通过技术协议转让给SUSS MicroTec。硬质模版纳米压印光刻(NIL)分辨率高,但面积小,软质模版压印面积大,但分辨率通常低于200nm,SCIL刚好弥补两者的缺陷。     

下一代光刻技术

介绍了下一代光刻技术的演变,重点描述了浸没式光刻技术、极端远紫外光刻技术、纳米压印光刻技术和无掩模光刻技术的基本原理、技术优势、技术难点以及研发,并展望了这几种光刻技术的前景。     

纳米压印制作半导体激光器的分布反馈光栅

分布反馈(DFB)光栅的制作是半导体激光器芯片的关键工艺,通过纳米压印技术在InP基片表面涂覆的光刻胶上压印出DFB光栅图形,并分别通过湿法腐蚀和干法刻蚀技术将光栅图形转移到InP基片上。所制作的DFB光栅周期为240nm(对应于1 550nm波长的DFB激光器),光栅中间具有λ/4相移结构。采用纳米压印技术制作的DFB光栅相对于通常双光束干涉法制作的光栅具有更好的均匀性以及更低的线条粗糙度,而且解决了双光束干涉法无法制作非均匀光栅的技术难题。相对于电子束直写光刻法,采用纳米压印技术制作DFB光栅具有快速与低成本的优势。采用纳米压印技术在InP基片上成功制作具有相移结构的DFB光栅,为进一步进行低成本高性能的半导体激光器芯片的制作奠定了良好基础。     

微光刻与微/纳米加工技术

介绍了微电子技术的关键工艺技术——微光刻与微/纳米加工技术,回顾了中国制版光刻与微/纳米加工技术的发展历程与现状,讨论了微光刻与微/纳米加工技术面临的挑战与需要解决的关键技术问题,并介绍了光学光刻分辨率增强技术、下一代光刻技术、可制造性设计技术、纳米结构图形加工技术与纳米CMOS器件研究等问题。近年来,中国科学院微电子研究所通过光学光刻系统的分辨率增强技术(RET),实现亚波长纳米结构图形的制造,并通过应用光学光刻系统和电子束光刻系统之间的匹配与混合光刻技术及纳米结构图形加工技术成功研制了20～50nm CMOS器件和100nm HEMT器件。     

纳米压印抗粘性技术研究进展

纳米压印是一种理想的光刻技术,它具有生产率和分辨率高的特点。脱模过程中,粘连限制了图形的精确转移,因此,抗粘连成为纳米压印技术需要解决的关键问题。氟化自组装单分子层是一种被广泛应用的抗粘连涂层,介绍和分析了其在耐热性和降解方面的最新研究进展。介绍了类金刚石碳膜、在光刻胶上喷涂脱模剂和含氟表面活化剂在纳米压印抗粘连研究上的进展,分析了这些方法所存在的问题及纳米压印抗粘连的发展趋势。     

纳米压印技术的工艺和图形精度研究

纳米压印技术通过压印实现了纳米结构的图形转移,具有分辨率高、效率高、成本低的优点。通过对纳米压印过程中影响图形精度的一些因素进行分析,提出了相应的解决方法。结合研制的NIL-01型压印机进行工艺实验,给出纳米压印工艺实验的结果,并对结果进行了分析。试验表明：考虑到影响压印图形精度的各种因素,采用镀有Cr的SiO2模版和NIL-01型压印机,用热压印技术可以压印出具有100nm特征尺寸的PMMA图形。     

纳米光刻对准方法及其原理

对准技术对光刻分辨力的提高有着重要作用。45nm节点以下的光刻技术如纳米压印等,对相应的对准技术提出了更高的要求。对光刻技术发展以来主要用于接近接触式和纳米压印光刻的对准技术做总结分类,为高精度的纳米级光刻对准技术提供理论研究基础和方向。经过分析,从原理上将对准技术分为几何成像对准、波带片对准、干涉光强度对准、外差干涉对准及莫尔条纹等五种对准方法。最后结论得出基于条纹空间相位的对准方法具有最好的抗干扰能力且理论上能达到最高的对准精度,而其他基于光强的对准方法的精度更易受到工艺涂层的影响。因此,基于干涉条纹空间相位对准的方法在纳米级光刻对准中具有很好的理论前景。     

研究制定纳米印刷技术的标准

纳米印刷光刻技术能够广泛的采用各种高分子有机材料制造微米乃至纳米尺寸的器件。这项技术使用1X的模具，因此能够以较为低廉的成本制造光学器件、分子生物器件、微机电系统甚至也许能够成为32纳米节点乃至更先进半导体技术的主流制造工艺。其工艺难点在于高分子有机材料的流动性无法预测，这将降低压印工具的图形均匀性表现从而引起损失良率。     

纳米压印技术的最新进展

总结了纳米压印技术的最新进展,其中包括压印工艺、图形赋形方法以及纳米压印技术应用三方面最新的研究成果。在压印工艺的发展方面,大面积滚轴压印的发明最具有产业化意义,它不仅解决了常规平板压印很难大面积压印成型的困难,而且整个过程是一种柔性压印过程,降低了成本,提高了压印效率,但是最小特征尺寸还有待提高;在图形赋形方法的改进中,聚合物探针阵列技术集微米和纳米成型技术于一身,压印效率高,应用前景广阔;在压印技术应用的发展中,光伏电池、电子存储设备以及传感器等为纳米压印技术的应用提供了新的领域。