(英)纳米压印光刻技术_下一代批量生产的光刻技术_英文_
纳米压印技术
摘要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等。
关键词:纳米压印；气压辅助压印；激光辅助压印；滚轴式压印AbtractTransfer of graphics is achived by oplical lithography for several decades in semiconductorprocess. The prodution capacity of 45 nm node has been formed. But now semiconductor industry is difficult to be developed according toMoore law because of the inherent limitations of oplical lithograhy. Nowelectron - beam directwriting, X - ray exposure and nanoimprint technology are the main technologies fornext generation graphics transfer technology. Nanoimprint technology has the advantages of high yield, lowcost and simple process. Introduce the traditional nanoimprint technology and its development, includinghot embossing lithography technology, ultraviloet nanoimprint,micro - contact nanoimprint.Key words:Nanoimprint lithography；Pressure-assisted nanoimprint；Laser-assisted nanoimprint；Roller-type nanoimprint- i -目录第1章绪论 (1)第2章纳米压印的技术方法..........................错误！未定义书签。
半导体mfg生产制造中常用的英文单词
在半导体制造（Semiconductor Manufacturing）行业中，有许多专业术语和英文单词频繁出现，以下是一些常见的：1. Wafer - 晶圆，硅片2. Die - 芯片裸片3. Photolithography - 光刻技术4. Etching - 刻蚀5. Deposition - 沉积，包括物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）6. Ion Implantation - 离子注入7. Cleaning - 清洗8. Thermal Oxidation - 热氧化9. Diffusion - 扩散工艺10. Thin Film Transistor (TFT) - 薄膜晶体管11. Mask - 防护层、光罩12. Doping - 掺杂13. CMP (Chemical Mechanical Polishing) - 化学机械平坦化14. Sputtering - 溅射15. Bonding - 封装时的绑定过程16. Probe - 测试探针17. Final Test - 最终测试18. Packaging - 封装19. Silicon Wafer Fab - 晶圆厂20. Yield - 产出率，良率此外，还有许多与质量管理、设备维护、生产控制相关的词汇，例如：- Process Control - 工艺控制- Defect Inspection - 缺陷检测- Metrology - 测量科学- End-of-Line (EOL) Testing - 生产线末尾测试- Quality Assurance (QA) - 质量保证- Failure Analysis (FA) - 失效分析这些词汇共同构成了半导体制造行业的语言基础。
纳米压印光刻技术综述
Ｋｅ ｗｏ ｄｓ：Ｎａ ｏ—ｉ ｒｎ ｉｈ ｇ ａ ｈ Ｋｅ ｃ ｎｉｕｅ Ｔｅ ｈｎｃ ｌＣｈ ｌｅ ｅ ｙ ｒ ｎ ｍｐ ｉ ｔＬ ｔ ｏ ｒ ｐ ｙ； ｙ Ｔｅ ｈ ｑ ｓ； ｃ ｉａ ａｌｎｇ
自 １４ ９７年 世界 上第一 只 晶体管 问世 以来 ， 导体 半 微 电子技 术 以及 由此 引发 的各种 微型 化技 术 已经发 展
纳米制 造 的一种 新 方法 ， 有 巨大 的 发 展潜 力 和 应 用 具
数形式增长。为了避免使用昂贵且复杂的光源和投影
光 学 系统 ， 米 压 印光 刻 技 术 （ ａ ｏ ｉ ｒ ｔｌｈ ｇａ 纳 ｎ ｎ —ｍｐ ｎ ｉ ｏｒ— ｉ ｔ ｐ ｙ Ｎ Ｌ 这 一低 成 本 图形 转 移 技 术 的提 出和 发 展 越 ｈ，Ｉ） 来越 多地 为人们 所知 。 Ｎ Ｌ技 术 的研究 始于 华裔科 学 家 普林 斯 顿 大学 纳 Ｉ 米结 构实 验 室 的 Ｓｅ ｈ ｎＹ． ｈ ｕ教 授 … 。 纳 米 压 印 ｔ ｅ Ｃ ｏ ｐ 是将 具有 纳米 级尺 寸 图案 的模 板在 机械 力 的作用 下压
光 刻 设 备 提 供 商 ： 国 的 Ｍｏｅｕａ ｍ ｒ ｔ ｎ 、 美 ｌ ｌ Ｉ ｐｉ ｓ ｃ ｃ ｒ ｎ Ｉ Ｎ ｎｎｘＣ ｒ， ａｏｅ ｏｐ 奥地 利 的 Ｅ ｒｕ ， 典 的 Ｏ ｄｃｔ Ｂ ＶＧｏｐ瑞 ｂｕａ Ａ
和德 国的 Ｓ ｓ Ｍｉ ｏ ｃＣ ．ｎ 。纳 米压 印技 术 研究 在 ｕ ｓ ｃ ｔ ｏ Ｉｃ ｒｅ
光 刻技 术 （ ｅｔ ｅｅａｉ ｉ ｏｒｐ ｙ Ｎ Ｌ 纳米 压 印 Ｎ ｘ Ｇ ｎ ｒｔ ｎＬｔ ｇａ ｈ ， Ｇ ） ｏ ｈ
技 术将 为纳 米制 造提 供 新 的机 遇 ， 誉较 之 现 行 的投 影 光 刻 和 其 他 下 一 代 光 刻 技 Ｉ
纳米压印光刻技术的研究与发展
陕西理工学院学报 （ 自然科学版 ）
第２ ９卷
印盘 ； 为减 小 模 具 和 基 片 的 磨 损 ， 该 设 备 中还 设 有 弹 性 缓 冲
垫， 同时也 起 到一 定 的 自调节 作用 ， 从 而 保持 模具 与基 片平 行
的作 用 ； 通 过连 接 球 传递 压 力可 以 自动 调 节模 具 与基 片 的水
学、 密西根 大学 、 普林 斯 顿大学 、 林 肯实 验 室 、 德 克 萨 斯 大学 、 摩托罗拉 、 惠普公司、 瑞士的 Ｐ ａ ｕ ｌ Ｓ ｃ ｈ ｅ ｍｅ ｒ 研 究 所及 德 国亚琛 工业 大学 等 。近年来 ， 西 安交 通大 学 大机 械学 院微 纳米 制 造研 究 团队依 托 机械 制 造 系统 工程 国家 重 点 实 验 室 ， 在 国 家 自然 科 学 基 金 重 大 研 究 计 划 “ 纳米 制造的基础研究 ” 重 点 项 目和 “ ９ ７ ３ ” 计划 项 目课 题 支持 下 ， 于 国内较 早 开展 纳米 压 印技 术 研 究 ， 在 纳米 结 构成 形 机 理 、 工 艺 开发 和 装
源、 高精度聚焦系统 、 极短波长透镜系统 以及抗蚀剂分辨率受光波场效应的限制和要求 ， 该方法是 由美 国普林斯顿大学 的华裔科学家 Ｓ ｔ ｅ ｐ ｈ ｅ ｎ Ｙ ． Ｃ Ｈ Ｏ Ｕ等于 １ ９ ９ ５ 年首先提出， 为纳米光刻技术的研究与发展 提供 了新 思路 ， 许 多知名 大学 和研 究机 构都 在致 力 于纳米 压 印光刻 技 术 的研 究 、 开 发 与应 用 ， 如 哈佛 大
０ｅ ｔ ． ２ ０ １ ３
Ｖｏ １ ． ２９ Ｎｏ． ５
［ 文章 编号 ］ １ ６ ７ ３— ２ ９ ４ ４（ ２ ０ １ ３ ） ０ ５— ０ ０ ０ １— ０ ５
半导体一些术语的中英文对照
半导体一些术语的中英文对照离子注入机ion implanterLSS理论Lindhand Scharff and Schiott theory 又称“林汉德-斯卡夫-斯高特理论”。
沟道效应channeling effect射程分布range distribution深度分布depth distribution投影射程projected range阻止距离stopping distance阻止本领stopping power标准阻止截面standard stopping cross section 退火annealing激活能activation energy等温退火isothermal annealing激光退火laser annealing应力感生缺陷stress-induced defect择优取向preferred orientation制版工艺mask-making technology图形畸变pattern distortion初缩first minification精缩final minification母版master mask铬版chromium plate干版dry plate乳胶版emulsion plate透明版see-through plate高分辨率版high resolution plate, HRP超微粒干版plate for ultra-microminiaturization 掩模mask掩模对准mask alignment对准精度alignment precision光刻胶photoresist又称“光致抗蚀剂”。
负性光刻胶negative photoresist正性光刻胶positive photoresist无机光刻胶inorganic resist多层光刻胶multilevel resist电子束光刻胶electron beam resistX射线光刻胶X-ray resist刷洗scrubbing甩胶spinning涂胶photoresist coating后烘postbaking光刻photolithographyX射线光刻X-ray lithography电子束光刻electron beam lithography离子束光刻ion beam lithography深紫外光刻deep-UV lithography光刻机mask aligner投影光刻机projection mask aligner曝光exposure接触式曝光法contact exposure method接近式曝光法proximity exposure method光学投影曝光法optical projection exposure method 电子束曝光系统electron beam exposure system分步重复系统step-and-repeat system显影development线宽linewidth去胶stripping of photoresist氧化去胶removing of photoresist by oxidation等离子［体］去胶removing of photoresist by plasma 刻蚀etching干法刻蚀dry etching反应离子刻蚀reactive ion etching, RIE各向同性刻蚀isotropic etching各向异性刻蚀anisotropic etching反应溅射刻蚀reactive sputter etching离子铣ion beam milling又称“离子磨削”。
纳米压印技术在器件制造中的应用
纳米压印技术在器件制造中的应用在当今科技飞速发展的时代，器件制造领域不断追求更小的尺寸、更高的性能和更低的成本。
纳米压印技术作为一种新兴的微纳加工技术，凭借其独特的优势，在器件制造中展现出了广泛而重要的应用前景。
纳米压印技术的原理其实并不复杂。
它主要是通过将具有纳米结构的模板压印在涂有聚合物或其他材料的基底上，从而实现纳米级图案的复制。
这种技术就像是用印章盖章一样，只不过这个“印章”上的图案极其微小，达到了纳米级别。
在半导体器件制造中，纳米压印技术发挥着关键作用。
传统的光刻技术在制造更小尺寸的半导体器件时面临着诸多挑战，比如成本高昂、工艺复杂等。
而纳米压印技术能够有效地解决这些问题。
它可以用于制造更小线宽的集成电路，提高芯片的集成度和性能。
通过精确控制压印过程中的压力、温度和时间等参数，可以实现高精度的纳米图案转移，从而生产出性能更优越的半导体器件。
在光学器件制造方面，纳米压印技术也具有显著的优势。
例如，用于制造衍射光学元件，这些元件能够对光进行精确的控制和调制。
通过纳米压印技术，可以在光学材料表面形成周期性的纳米结构，从而实现特定的光学功能，如分光、聚焦和滤波等。
此外，还可以制造高分辨率的光学传感器，提高光学检测的灵敏度和准确性。
在数据存储领域，纳米压印技术为提高存储密度提供了新的途径。
传统的磁存储和光存储技术在追求更高存储密度时遇到了物理极限。
纳米压印技术可以制造出纳米级的存储单元，大大增加了单位面积内的数据存储量。
这意味着我们能够在更小的空间内存储更多的数据，为大数据时代的发展提供了有力的支持。
在生物传感器制造中，纳米压印技术同样具有重要意义。
它可以在生物传感器表面制造出纳米级的结构，增加传感器与生物分子的接触面积，提高检测的灵敏度和特异性。
例如，用于制造基因检测芯片和蛋白质检测芯片，能够快速准确地检测出生物体内的微量物质，对于疾病的早期诊断和治疗具有重要的意义。
然而，纳米压印技术在实际应用中也面临一些挑战。
纳米压印技术
①
③
微 接 触
②
纳米压印技术 以上
• 首先在衬底上涂上一层薄层热塑形高分子材料（如PMMA）。升温并达到 此热塑性材料的玻璃化温度Tg（Glass transistion temperature）之上。热 塑性材料在高弹态下，黏度降低，流动性增强，随后将具有纳米尺度的 模具压在上面，并施加适当的压力。热塑性材料会填充模具中的空腔， 在此过程中，热塑性材料的厚度应较模具的空腔高度要大，从而避免模 具与衬底的直接接触而造成损伤。模压过程结束后，温度降低使热塑性 材料固化，因而能具有与模具重合的图形。随后移去模具，并进行各相 异性刻蚀去除残留的聚合物。接下来进行图形转移。图形转移可以采用 刻蚀或者剥离的方法。刻蚀技术以热塑性材料为掩膜，对其下面的衬底 进行各向异性刻蚀，从而得到相应的图形。剥离工艺先在表面镀一层金 属，然后用有机溶剂溶解掉聚合物，随之热塑性材料上的金属也将被剥 离，从而在衬底上有金属作为掩膜，随后再进行刻蚀得到图形。
模具 高分子热塑性材料 ①衬底 ③
热 塑
②
④
填充模具
各向异性刻蚀
紫外固化——S-FIL (Step-Flash Imprint Lithography)
• 采用对紫外透明的石英玻璃（硬模）或PDMS（软模），光阻胶 采用低粘度、光固化的单体溶液。先将低粘度的单体溶液滴在要 压印的衬底上，结合微电子工艺，薄膜的淀积可以采用旋胶覆盖 的方法，用很低的压力将模版压到晶圆上，使液态分散开并填充 模版中的空腔。透过模具的紫外曝光促使压印区域的聚合物发生 聚合和固化成型。最后刻蚀残留层和进行图形转移，得到高深宽 比的结构。最后的脱模和图形转移过程同热压工艺类似。
纳米压印技术
ห้องสมุดไป่ตู้念
纳米压印技术
摘要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等。
关键词:纳米压印；气压辅助压印；激光辅助压印；滚轴式压印AbtractTransfer of graphics is achived by oplical lithography for several decades in semiconductorprocess. The prodution capacity of 45 nm node has been formed. But now semiconductor industry is difficult to be developed according toMoore law because of the inherent limitations of oplical lithograhy. Nowelectron - beam directwriting, X - ray exposure and nanoimprint technology are the main technologies fornext generation graphics transfer technology. Nanoimprint technology has the advantages of high yield, lowcost and simple process. Introduce the traditional nanoimprint technology and its development, includinghot embossing lithography technology, ultraviloet nanoimprint,micro - contact nanoimprint.Key words:Nanoimprint lithography；Pressure-assisted nanoimprint；Laser-assisted nanoimprint；Roller-type nanoimprint- i -目录第1章绪论 (1)第2章纳米压印的技术方法.......................... 错误！未定义书签。
光刻技术的发展史
光刻技术的发展史
光刻技术是半导体制造过程中的一项核心技术，它被广泛应用于芯片制造、集成电路制造、平面显示器制造等领域。
以下是光刻技术的发展史：
1.接触式光刻技术（1950年代至1960年代）：接触式光刻技术
是最早的一种光刻技术，它使用的是硬模板，将图案直接接触在光刻胶上。
2.投影式光刻技术（1960年代至1970年代）：投影式光刻技术
使用投影光学系统，将掩膜上的图案投影到光刻胶上，因此可以实现更高的分辨率和更复杂的图案。
3.近场光刻技术（1970年代至1980年代）：近场光刻技术使用
特殊的光刻胶和近场光刻头，可以实现比传统投影式光刻更高的分辨率和更复杂的图案。
4.紫外光刻技术（1980年代至今）：紫外光刻技术使用波长为
248nm或193nm的紫外光，可以实现更高的分辨率和更复杂的图案。
目前，193nm光刻已成为芯片制造中主流的光刻技术。
5.双重曝光光刻技术（2000年代）：双重曝光光刻技术是一种
新型的光刻技术，它可以在不增加制造成本的情况下实现更高的分辨率和更复杂的图案。
6.多重图案光刻技术（2010年代）：多重图案光刻技术可以同
时实现多个图案的制造，从而大大提高了芯片制造的效率和成本效益。
纳米压印光刻工艺及其制造设备
纳米压印光刻工艺及其制造设备纳米压印光刻工艺是一种用于制作微纳米结构的先进工艺，其制造设备具有非常高的精度和复杂的工作原理。
本文将详细探讨纳米压印光刻工艺及其制造设备的原理、应用和发展趋势。
1. 纳米压印光刻工艺的原理纳米压印光刻工艺是一种通过模板将纳米级结构迅速转移到衬底表面的工艺。
其主要原理是利用模板与衬底间的力学变形，在高温和高压的条件下将模板上的图案转移到衬底表面上。
这一工艺通过不断压印、退印和清洗的循环过程，实现了高精度、高效率的微纳米结构制作。
2. 纳米压印光刻工艺的制造设备纳米压印光刻工艺的制造设备主要包括压印机、模板、衬底和控制系统。
压印机通常包括压印头、压印台和加热系统，能够提供足够的力和温度以确保模板与衬底之间的完全接触，并实现最佳的压印效果。
模板则是影响最终结构质量的关键因素，其制备需要高精度的光刻和电子束刻蚀技术。
衬底的选择与应用也至关重要，要根据具体的微纳米结构需求来进行合理选择。
3. 纳米压印光刻工艺的应用纳米压印光刻工艺在半导体、光伏、生物医学和纳米电子等领域有着广泛的应用。
在半导体行业中，纳米压印光刻工艺可以用于制作纳米级线路、光子晶体和纳米光栅等；在光伏领域，可用于制备太阳能电池表面的抗反射结构；在生物医学领域，可用于制备微流控芯片和细胞培养基板等。
这些应用都离不开纳米压印光刻工艺的支持，其高精度和高效率为微纳米结构的制备提供了重要保障。
4. 纳米压印光刻工艺的发展趋势随着科学技术的不断进步，纳米压印光刻工艺也在不断发展。
未来，人们对其精度、速度和多样化需求将会不断提高，因此其制造设备也需要不断迭代更新。
随着新材料和新技术的引入，纳米压印光刻工艺的应用范围将会不断扩大，为人类社会的发展带来更多可能性。
5. 个人观点和总结纳米压印光刻工艺及其制造设备是一种高精度、高效率的微纳米结构制备工艺，其在科学研究和产业应用中有着重要地位。
我对其发展前景充满信心，相信在未来的发展中，纳米压印光刻工艺将会发挥出更加重要的作用，为人类社会的进步做出更大的贡献。
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