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王庆康：纳米压印曝光，追赶国际纳米加工与制造领域的前沿技术
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一个国家和地区纳米加工技术和相关设备的研发水平，直接反映该国家和地区在纳米科技领域的总体实力，也是纳米科技重要及关键的领域。当今微电子产业和尖端制造工业都依赖于加工精度的不断提高。 一个国家和地区纳米加工技术和相关设备的研发水平，直接反映该国家和地区在纳米科技领域的总体实力，也是纳米科技重要及关键的领域。当今微电子产业和尖端制造工业都依赖于加工精度的不断提高。 美国、日本、欧盟等国家都把纳米加工技术和相关设备的研发，作为纳米科技的重点发展领域，投入大量人力和物力。同时，纳米加工技术和相关设备的经济效益及其对整个工业制造技术的提升和推动作用也是巨大的。 自从集成电路发明以来，图形技术是通过可见光的曝光技术来实现的。线宽尺寸按摩尔定律不断缩小（每18个月性能提高一倍，价格降低一半），这就要求用更短波长的光作为曝光的光源，导致今天深紫外（波长为193纳米）的曝光工具。 采用光波长为193纳米的深紫外技术，其物理极限是100纳米线宽的图形曝光。当集成电路的制造技术的线宽越来越接近这一物理极限，就需要新的曝光方法。 纳米制造是纳米科技中重要的一环，但传统光学光刻技术需利用更低波长的光源，且搭配复杂周边系统，才能实现100纳米以下图案的制作。有包括X光曝光和电子束曝光等一系列候选的亚100纳米线宽图形发生技术，但是这些技术或是量产很低，或是价格极其昂贵。因此回到古老工艺技术，如印刷方式，采用以模板为基础的图案制作与转移技术，可能提供更具竞争力的制造过程。 纳米压印技术(Nanoimprint technology)是以模板为基础的纳米制造技术中的佼佼者，该技术是由美国普林斯顿大学S. Y. Chou 教授在1995 年所提出的一种想法，在此技术中将具特定图案之模子，以压印机将其施加於渡有高分子光阻层的基板上，待降温后，移除模板，即可在光阻层形成所要图案。纳米压印曝光技术是价格相对低廉和工艺相对简单用于重复制造极小结构的方法，这一方法可以制备小到10纳米的极小结构。 在信息存储、生物传感器、亚波长光学器件领域，纳米压印曝光技术已成为价格相对较低、性能可靠、具有量产能力的制备技术。目前国际上纳米压印技术已达到每英寸500Gbit的信息存储，曝光面积已达到6英寸。 2004年和2005年已经召开二届国际纳米压印曝光技术大会，纳米压印曝光技术已经被纳入国际半导体蓝图，用于32纳米。国际上这一领域的研究进入技术和市场的竞争状态。国际上原来生产微米加工设备的厂商，纷纷涉足纳米压印曝光技术和设备，占领技术和设备市场。 国内北大、清华、上海交大、华中科大、西安交大等高等学校都已经开始纳米压印曝光技术研究，但大部分是走购买国际纳米压印曝光设备的研发道路。限于研究经费，国内这些的研发工作处于较低的层面，目前国际上已有四家纳米压印设备制造厂商。它们分别是美国的MolecularImprins Inc，Nanonex Corp，奥地利的EVG Group 和瑞典的Obducat。欧盟第六框架计划包括了对纳米压印技术和设备的研发。随着国际上这一领域技术迅速进入高端、研发的加快和竞争的日趋激烈，我国在这一领域与国际的差距正在扩大。 我国只有及时赶上，尽快研发纳米压印曝光技术和相关设备，追赶国际纳米加工与制造领域的前沿技术，才能在未来纳米制造领域和相应高技术设备市场竞争处于主动的地位，打破国际上在纳米制造高端技术领域可能出现的垄断和封锁。 作者简介 王庆康，教授、博士生导师，上海交通大学微纳科学技术研究院副院长，纳米制造与器件研究室主任 电话传真：021-62933290；E-mail: wangqingkang@sjtu.edu.cn 机构简介 上海交大纳米制造与器件研究室是根据微纳科学技术研究院 “ 巩固与提升非硅微细加工与微系统、支持和推动纳米生物医学、布局与扶持纳米加工与器件，形成微纳结合的新特色 ” 的研究战略设立的、以研究纳米尺度制造技术和新颖纳米器件作为主要研究方向的研究室。目前，微纳科学技术研究院纳米制造与器件研究室在上海市纳米科技与产业发展促进中心项目资助下，建设了纳米压印曝光技术实验室，已经利用自行研制成功的纳米压印曝光设备，成功实现最小线宽250nm的纳米结构纳米压印曝光技术图形转移。 该研究室的表面纳米结构制造技术正寻求从事光储存、微光学组件、半导体制程、生物医学、光电子、显示器，并对利用纳米压印技术开发应用于上述领域感到兴趣的合作伙伴。 更多内容可参看http://mnri.sjtu.edu.cn/science/nanofab/nanofab.html |
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