納米壓印技術(微納加工技術)

納米壓印技術是一種新型的微納加工技術。該技術通過機械轉移的手段，達到了超高的解析度，有望在未來取代傳統光刻技術，成為微電子、材料領域的重要加工手段。

基本介紹

• 中文名：納米壓印技術
• 外文名：Nanolithography

概念

納米壓印技術，是通過光刻膠輔助，將模板上的微納結構轉移到待加工材料上的技術。目前報導的加工精度已經達到2納米，超過了傳統光刻技術達到的解析度。這項技術最初由美國普林斯頓大學的Stephen. Y. Chou（周郁）教授在20世紀90年代中期發明。

加工過程

納米壓印技術分為三個步驟。

第一步是模板的加工。一般使用電子束刻蝕等手段，在矽或其他襯底上加工出所需要的結構作為模板。由於電子的衍射極限遠小於光子，因此可以達到遠高於光刻的解析度。

第二步是圖樣的轉移。在待加工的材料表面塗上光刻膠，然後將模板壓在其表面，採用加壓的方式使圖案轉移到光刻膠上。注意光刻膠不能被全部去除，防止模板與材料直接接觸，損壞模板。

第三步是襯底的加工。用紫外光使光刻膠固化，移開模板後，用刻蝕液將上一步未完全去除的光刻膠刻蝕掉，露出待加工材料表面，然後使用化學刻蝕的方法進行加工，完成後去除全部光刻膠，最終得到高精度加工的材料。

優勢

由於納米壓印技術的加工過程不使用可見光或紫外光加工圖案，而是使用機械手段進行圖案轉移，這種方法能達到很高的解析度。目前報導的最高解析度可達2納米。此外，模板可以反覆使用，無疑大大降低了加工成本，也有效縮短了加工時間。因此，納米壓印技術具有超高解析度、易量產、低成本、一致性高的技術優點，被認為是一種有望代替現有光刻技術的加工手段。

發展

目前，納米壓印技術已經有了許多方面的進展。最初的納米壓印技術是使用熱固性材料作為轉印介質填充在模板與待加工材料之間，轉移時需要加高壓並加熱來使其固化。後來人們使用光刻膠代替熱固性材料，採用注入式代替壓印式加工，避免了高壓和加熱對加工器件的損壞，也有效防止了氣泡對加工精度的影響。

而模板的選擇也更加多樣化。原來的剛性模板雖然能獲得較高的加工精度，但僅能套用於平面加工。研究者們提出了使用彈性模量較高的PDMS作為模板材料，開發了軟壓印技術。這種柔性材料製成的模板能夠貼合不同形貌的表面，使得加工不再局限於平面，對顆粒、褶皺等影響加工質量的因素也有了更好的容忍度。

此外，複合納米壓印模板等技術的使用，有效防止了脫模時易脫落的問題。