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納米加工技術(shù)-納米壓印中壓電平臺的應(yīng)用

更新時(shí)間： 2021-07-16

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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(gè)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。