納米壓印技術(shù)
關(guān)注創(chuàng)建者：光與影 創(chuàng)建時(shí)間：2023-07-28
納米壓印技術(shù)的實(shí)例教程
目前，納米壓印技術(shù)在ITRS中被列為下一代32nm、22nm和16nm節(jié)點(diǎn)光刻技術(shù)的代表之一。經(jīng)過近30年的研究，納米壓印技術(shù)已經(jīng)在許多方面有了新進(jìn)展，國(guó)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。
芯片制造領(lǐng)域，納米壓印技術(shù)挑戰(zhàn)仍在
雖然前面提到了不少納米壓印技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，甚至被奉為新的行業(yè)希望，但是納米壓印技術(shù)距離大規(guī)模商業(yè)化量產(chǎn)還有一些短板沒有補(bǔ)足。
良品控制：納米壓印由于是晶圓和掩膜直接接觸，容易出現(xiàn)電路上混入細(xì)小垃圾和灰塵等的殘次品，要實(shí)現(xiàn)實(shí)用化，必須進(jìn)行制造技術(shù)和運(yùn)用方面的改良。
模板壽命低，更換成本高：不管是DUV光刻、EUV光刻還是納米壓印，最貴的耗材都是掩膜版或者壓印模板。納米壓印的模板，因?yàn)槭切枰苯咏佑|壓印膠工作的，在接觸的過程中，難免會(huì)有各種各樣的損傷或者污染，縮短模板壽命。
對(duì)準(zhǔn)復(fù)雜：壓印模板需要與承載壓印膠的基臺(tái)精確對(duì)準(zhǔn)與貼合，需要精密的機(jī)械裝置配合檢測(cè)設(shè)備實(shí)施壓印過程。然而現(xiàn)有納米壓印設(shè)備在平行與垂直對(duì)準(zhǔn)方面缺少高精密的調(diào)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)。雖然我們可以沿用紫外光刻上的光學(xué)對(duì)準(zhǔn)、或者莫爾條紋技術(shù)做對(duì)準(zhǔn)，但是納米壓印不僅有固化、還有垂直方向的壓印運(yùn)動(dòng)過程，所以會(huì)帶來(lái)多方向的偏差。
展開 圖1 基于PVA水溶性模具的納米壓印技術(shù)。
2.厘米級(jí)超表面透鏡的制備
如圖2所示。基于所提出的納米壓印技術(shù)，研究人員在不同襯底上（包括平面玻璃， 柔性聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）薄膜，凸面與凹面襯底）成功加工出了厘米級(jí)的超表面透鏡，展示出該技術(shù)的應(yīng)用前景。
圖2 納米壓印加工的厘米級(jí)超表面透鏡。
觀點(diǎn)評(píng)述
該研究提出了一種基于PVA水溶性模具來(lái)加工高深寬比超表面的納米壓印技術(shù)。與使用h-PDMS材料的傳統(tǒng)納米壓印技術(shù)相比，該技術(shù)使用水溶性PVA，避免了機(jī)械剝離對(duì)超表面結(jié)構(gòu)的破化。此外，研究展示了提出的納米壓印技術(shù)可實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)超表面透鏡的加工。需指出的該項(xiàng)研究仍有以下幾點(diǎn)或值得深入。
展開 CINNO Research產(chǎn)業(yè)資訊，大日本印刷與鎧俠控股（KIOXIA原東芝存儲(chǔ)器控股）和佳能合作，共同研發(fā)了「納米壓印光刻技術(shù)（NIL）」用于半導(dǎo)體制造，與使用極紫外光刻（EUV）相比，功耗僅為十分之一。盡管NIL在實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)之前還存在諸多課題，但它已經(jīng)能夠形成最先進(jìn)的電路線寬度。在產(chǎn)業(yè)界去碳化發(fā)展趨勢(shì)不斷增強(qiáng)的背景下，三家公司的方針旨在通過減少電力消耗而實(shí)現(xiàn)與其它公司差異化的同時(shí)，努力促進(jìn)該技術(shù)邁向?qū)嵱没? NIL技術(shù)通過將芯片壓印在晶圓上而形成精細(xì)的電路圖案。據(jù)大日本印刷稱，在技術(shù)研發(fā)中NIL已經(jīng)可以處理高達(dá)5nm的電路線寬。雖然在實(shí)際大規(guī)模生產(chǎn)之前還有如電路缺陷等許多問題需要解決，但三家公司的最終目標(biāo)是確立大規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)。
NIL的制造工藝簡(jiǎn)潔，不存在EUV那種消耗大量電力的問題。大日本印刷在2021年春季根據(jù)設(shè)備的規(guī)格值進(jìn)行了一次內(nèi)部模擬。通過模擬測(cè)試發(fā)現(xiàn)，在形成電路過程中每個(gè)晶圓的功耗僅為使用EUV光刻的十分之一左右。
在力求工業(yè)生產(chǎn)過程中削減溫室氣體排放的大趨勢(shì)下，為實(shí)現(xiàn)碳中和社會(huì)，預(yù)計(jì)半導(dǎo)體制造業(yè)對(duì)NIL的需求將會(huì)增加。三家公司將吸引那些致力于減少制造過程功耗的半導(dǎo)體制造商和用戶。
展開 （文：SSC）
圖1.金納米球壓印軟干涉光刻工藝示意圖
圖2.a)各種襯底上的一維金納米球壓印軟干涉光刻示意圖。
圖3.通過膠體鏈在半導(dǎo)體薄膜上零組裝制備的雜化WPP結(jié)構(gòu)的光學(xué)特性
圖4.納米器件中等離子體誘導(dǎo)電荷轉(zhuǎn)移和光催化機(jī)理
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圖4 通過納米壓印技術(shù)編程的熱可逆形狀變化。
（A）在35和99℃下進(jìn)行衍射的原子力顯微鏡（AFM）圖像（衍射光柵在55℃，3 MPa和300至400 nm，20 mW / cm2光下處理1分鐘）；（B）在99℃下的衍射光柵處理后，35℃和99℃的AFM圖像；（C）衍射效率與溫度的關(guān)系曲線。
原文鏈接：
http://advances.sciencemag.org/content/4/8/eaat4634
來(lái)源：高分子科學(xué)前沿
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納米壓印技術(shù)的最新內(nèi)容
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1.確定光柵核心參數(shù)：選用532nm波長(zhǎng)，HOYA-FD60W玻璃為波導(dǎo)基底（折射率1.817），波導(dǎo)厚度1mm，入耦合光柵、折疊光柵、出耦合光柵周期分別為440nm、311nm、440nm；
2.子區(qū)域劃分：將折疊光柵（30mm）分為15個(gè)水平子區(qū)域，出耦合光柵（18mm）分為9個(gè)垂直子區(qū)域，設(shè)置填充因子下限0.3，避免眼動(dòng)范圍局部無(wú)光照；
3.結(jié)構(gòu)優(yōu)化：光柵采用梯形結(jié)構(gòu)（可通過納米壓印技術(shù)批量制造
五維智能感知——下一代光學(xué)的百年演進(jìn)1個(gè)月前
納米壓印技術(shù)為實(shí)現(xiàn)自由曲面與超構(gòu)表面的一體化制造提供了工藝基礎(chǔ)，使“宏觀-微觀”混合光學(xué)系統(tǒng)的大規(guī)模量產(chǎn)成為可能。
第三章 光傳感維度：偏振、相位、光譜與時(shí)間
如果說(shuō)第二章論述的光收集工具是對(duì)光場(chǎng)進(jìn)行“編碼”的硬件前端，那么本章論述的偏振、相位、光譜、時(shí)間則是傳感器需要從光場(chǎng)中“解碼”提取的核心信息維度。四個(gè)維度分別對(duì)應(yīng)光場(chǎng)的不同物理屬性，且在產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程上呈現(xiàn)明顯的先后次序。
二元光柵設(shè)計(jì)流程5個(gè)月前
感謝納米壓印技術(shù)，使小尺寸的光柵的制造已經(jīng)變得可行。 VirtualLab Fusion采用內(nèi)置的傅里葉模態(tài)方法（FMM，也稱為RCWA）和不同的優(yōu)化算法，為二元光柵提供了完整的用戶友好的設(shè)計(jì)工作流程，和隨后的制造誤差分析，如圓邊效應(yīng)。
利用傅立葉模態(tài)法（FMM）優(yōu)化傾斜光柵，以實(shí)現(xiàn)將光耦合到波導(dǎo)中的高衍射效率。 分析制造公差，如圓形邊緣。
即便面對(duì)復(fù)雜的超表面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，現(xiàn)有電子束光刻、精密刻蝕、納米壓印等制備技術(shù)也能確保理論方案的實(shí)際落地。
此外，通過引入可打印光學(xué)系統(tǒng)和納米壓印技術(shù)來(lái)制造傅里葉光學(xué)表面，研究團(tuán)隊(duì)還實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)方法難以企及的高工程良率。
為實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新型光學(xué)元件應(yīng)用，大量生產(chǎn)的傅里葉光學(xué)表面。研究團(tuán)隊(duì)證明了通過快速大面積形成可直接用于包括AR/VR顯示器等創(chuàng)新光學(xué)器件可直接應(yīng)用的光學(xué)結(jié)構(gòu)，可達(dá)到傳統(tǒng)制作方式無(wú)法達(dá)到的工程良率，具有顯著的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。
微納制造：納米研磨設(shè)備(干濕法研磨、臥式砂磨機(jī)、珠式砂磨機(jī)、三棍研磨機(jī)），納米微粒混合物，分散技術(shù)，薄膜制造技術(shù)，蝕刻，離子束激光處理器，電子束處理，填裝充電處理，微電路制造，超精度表面加工技術(shù)，融合接合技術(shù)，下一代光刻技術(shù)，納米壓印技術(shù)，飛秒激光曝光設(shè)備，MEMS、噴墨機(jī)，NEMS，傳感器，納米電子，光電，射流，模型，WCM。
感謝納米壓印技術(shù)，使小尺寸的光柵的制造已經(jīng)變得可行。 VirtualLab Fusion采用內(nèi)置的傅里葉模態(tài)方法（FMM，也稱為RCWA）和不同的優(yōu)化算法，為二元光柵提供了完整的用戶友好的設(shè)計(jì)工作流程，和隨后的制造誤差分析，如圓邊效應(yīng)。
該設(shè)備采用的是一種名為NIL（Nanoimprint Lithography，納米壓印光刻技術(shù)）的技術(shù)形成半導(dǎo)體線路圖案，且該技術(shù)不同于傳統(tǒng)“投影曝光”。佳能此次發(fā)售的新設(shè)備，不僅擴(kuò)充了公司產(chǎn)品陣容，還可覆蓋客戶從尖端制程、到傳統(tǒng)制程的廣范圍需求。
觀點(diǎn)評(píng)述
該研究提出了一種基于PVA水溶性模具來(lái)加工高深寬比超表面的納米壓印技術(shù)。與使用h-PDMS材料的傳統(tǒng)納米壓印技術(shù)相比，該技術(shù)使用水溶性PVA，避免了機(jī)械剝離對(duì)超表面結(jié)構(gòu)的破化。
納米壓印技術(shù)有著其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，也有相對(duì)應(yīng)的缺點(diǎn)，在未來(lái)的科研生產(chǎn)中，需要進(jìn)一步的優(yōu)化工藝條件，幫助拓展改進(jìn)納米壓印技術(shù)的應(yīng)用。
最后回到本篇內(nèi)容的核心——在芯片制造領(lǐng)域，雖然日本最早完成實(shí)踐，但能否替代EUV光刻呢？
老實(shí)來(lái)講，難度是非常大的，除非臺(tái)積電、三星、英特爾、SK海力士等行業(yè)大廠放棄成熟技術(shù)轉(zhuǎn)戰(zhàn)納米壓印技術(shù)。
