纳米压印技术

SVG科普系列（一）

纳米压印工艺设备与应用领域

微纳光制造

自1995年被美国普林斯顿大学周郁(Stephen Y Chou)提出纳米压印光刻(Nano-Imprint Lithography, NIL)概念以来，纳米压印技术一直受到行业关注，成为研究热点。经过不断地改进和技术突破，纳米压印技术已被应用到LED衬底图形化、屏幕显示、DNA测序、AR/VR、传感、微光学、柔性电子等领域。

光刻是芯片制造过程中最重要、最复杂、也最昂贵的工艺步骤，其成本占总生产成本的30%以上，同时占据了将近50%的生产周期。面对芯片线宽已趋近物理极限，以及EUV光刻设备产能有限、成本高等问题，业界开始加强探索绕开EUV光刻设备生产高端芯片的技术工艺。其中，纳米压印光刻技术（NIL）走到了台前。NIL可精确复制模版上的微纳结构，图形分辨率不受光源波长的衍射极限限制，避免了极紫外光源，备受瞩目。

2023年10月13日，日本佳能公司宣布用NIL出分辨率小于5nm分辨率图形、实现纳米级别套准。近日，有消息披露，SK海力士从佳能引进了纳米压印光刻设备，正进行测试，计划在2025年左右使用该设备量产3D NAND闪存，目前为止的测试结果良好。这里提到的NIL技术，就是被认为最有可能替代EUV的下一代光刻技术。自此，NIL技术成为在芯片领域实现先进制程的最有可能的选择路径。

NIL是一种微纳加工技术，将设计并制作在模板上的微小图形，通过压印等转移到涂有高分子材料基板上。压印的分辨率由所用印模板图形的结构大小决定，物理上没有投影光学系统中的衍射极限的限制，可复制纳米级线宽的图形和结构。

NIL技术替代的是光刻环节，其他的刻蚀、离子注入、薄膜沉积的芯片制造工艺是兼容的，不用推翻重来。在芯片制造中引入的任何新光刻技术都必须提供性能优势或成本优势。首先，NIL技术不需要复杂的光路系统和昂贵的光源，可以大幅降低制造成本。NIL技术只要预先制作好图案，即使是复杂结构也能一次性成型，能省掉成本巨大的光刻工序的一部分，与极紫外光刻相比，能将该工序的制造成本降低4成，耗电量降低9成。但要达成量产还需一段路程要走。相关信息可参考：

https://zhuanlan.zhihu.com/p/628970537?utm_id=0#

事实上，NIL技术在泛半导体、光电子和显示领域，已形成一定规模的产业应用，并且持续发展。

在NIL技术工业化演化进程中，包括压印模具、压印系统/材料/工艺以及产业化应用，苏大维格SVG与苏州大学的协同团队做出突出贡献，是国内从事NIL技术与应用的开拓者。受限于国内半导体产业以跟踪模式为主，国内缺乏芯片产业链工艺配合。因此，SVG选择面向光电子、新材料等领域，拓展NIL系统研制与产业应用。

实现热塑性卷对卷纳米压印设备研制，用于全息新材料工程化应用；同年，采用印章式纳米压印系统，制备“800mmx600mm幅面的亚波长光栅印版”，于2004年，成功应用于国家法律证卡光学防伪。

陆续研制成功多种类型UV-NIL设备，应用于显示背光的光学膜、衍射光学元件和立体图像光学材料的量产。

——NIL压印电镜——

首创卷对卷套准UV纳米压印系统，2019年，研制成功大型智能套准UV纳米压印系统，实现了大尺寸（90吋幅面）集成式电容触控屏的工程化，填补行业空白，实现了透明电子材料的绿色制造。

6吋～18吋幅面的卷对平UV纳米压印光刻系统投入运行，建立了支持21吋衍射光波导器件模具的光刻能力，用于大面积高品质光波导器件的压印制备。

20年来，SVG同步开展印版的研制，通过数字化（直写）光刻设备、全息干涉光刻系统、纳米拼板系统，解决了NIL模具制造的难题，建立了业内最完整、高水平大面积模具设计与制造能力。2020年，研制了90吋幅面的微图形电路印版的大型三维光刻设备iGrapher3000。

经多年发展，结合三维光刻和干涉光刻技术，纳米压印技术，已进入微光学元器件、显示器件、柔性光电子、传感器件等，如微透镜阵列、光波导片、线栅偏振片、透明电子材料、LED pss衬底、微流控芯片以及用于基因测序/病毒检测的纳米孔芯片的量产中。

苏大维格研制成功系列纳米压印光刻系统并用于产品开发与生产：卷对卷NIL产业化；米级幅面纳米压印模具；率先套准纳米压印设备…

发展了多种类型压印模式：

· 平对平（印章Stamping）

· 辊对平（Roll-to-Plate,R2P）

· 卷对卷（(Roll-to-Roll,R2R)

从压印材料上可分成：

· 热塑性压印

· 热固性压印

· 光固化压印模式

FlexAligner-P200/P350: 卷对平压印模式、UV光固化、柔性/硬质模具、点胶(可编程上胶)、CCD视觉识别对准；硬质基地(8inch硅片/玻璃)；用于光波导、光子芯片、衍射光学器件和柔性光电传感器等；

FlexAligner-R500/R1400：卷对卷连续压印模式、UV光固化、柔性模具、CCD视觉识别对准，柔性卷材。应用于柔性光电子、立体显示与成像、透明电子、生物材料、航空减阻材料等。

目前，SVG是纳米压印光刻设备、相关产品的一体化供应商，其它供应商还包括EVG、Obducat等欧美公司和国内天仁纳米，也都在积极推进中。

NIL纳米压印光刻技术，将成为新一轮信息产业、半导体、新型显示、汽车装饰、新能源材料、生物检测器件等产业的先进量产手段。

因苏大维格在纳米压印光刻领域做出的杰出贡献，先后荣获江苏省科技奖一等奖（2011年度）、国家科技进步奖二等奖（2019年度）。

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