第五章2 纳米科技

1、光刻技术一、“自上而下”的加工路线1）紫外线光刻

紫外线光刻以相移掩膜(mask)进行光刻，可达1/2波长的分辨率。光源由汞灯已经推展到DUV(深紫外)的准分子激光。光刻工艺0.13微米的线宽线距已经商业化，0.1微米也即将加速商业化。1、光刻技术一、“自上而下”的加工路线1）紫外线光刻紫外线光刻正迫近激光光源极限157nm，再下去就没有更短波长的DUV(深紫外)光源，更短波长为13nm的EUV(远紫外)光源，将由同步辐射加速器提供。但是，原来商业化DUV的光刻步进机和光刻工艺将大幅更动，会使得生产成本大幅提升。预计DUV的加工极限将在2010年前线宽线距达到并停留在70nm，但局部可达30nm或更小。

1、光刻技术一、“自上而下”的加工路线2）电子束光刻电子束具有极高的分辨率，可以到10nm的数量级，但是光刻以书写为主，十分缓慢，仅适合于掩膜生产。虽然投影式电子束光刻正在发展，但是需要较大的掩膜工艺更动，如果要使用于商业化的批量生产，同样的会使生产成本大幅上升。1、光刻技术一、“自上而下”的加工路线3）X射线光刻X射线光刻因掩膜制造的困难及光电子散射等问题，已经不被列入为电子商业运转的方案。但是其深刻术(DeepX-raylithography)发展在军事及科研上仍十分有价值。1、光刻技术一、“自上而下”的加工路线4）离子束光刻离子束光刻商业上主要使用于掩膜修补或特殊科研工艺。1、光刻技术一、“自上而下”的加工路线综上可见，由上而下的加工方式，将由纵向缩小线宽线距的追逐，在到达光刻极限后，转为横向发展。光刻加工方式如相应的微电子制造加工方法，都将逐渐多样化。换句话说，由上而下的加工方式，不论是微加工或纳加工都会如同微机电系统一样多样化。2、微机电系统的加工工艺一、“自上而下”的加工路线面型的微加工即微电子的薄膜加工技术，把机械组件和电子组件集成于同一基片。1）面型的微加工(SurfaceMicromachining)2、微机电系统的加工工艺一、“自上而下”的加工路线

体型微加工以等向及不等向的硅蚀刻，创造第三度空间的自由度。这种方法，被称之为体型微加工(BulkMicromachining)。2）体型微加工(BulkMicromachining)2、微机电系统的加工工艺一、“自上而下”的加工路线随着光刻工艺继续演进，MEMS加工工艺也很快的进入亚微米，甚至达到70nm的可能极限，这个阶段可称为纳加工。光刻加工达到极限之后，可以采用近场光学加工方式。举例而言，不论是使用电子束、离子束或多头式针尖刻画取得工具模芯，再利用热压印，或光合成快速批量取得模芯图案，称之为纳压印(Nanoimprint)。3）纳加工(Nanomachining)2、微机电系统的加工工艺一、“自上而下”的加工路线有很多的微加工产品，往往需要比较深的结构，没有办法用薄膜来处理。生产微电子的设备以薄膜为主，制造厚膜时花费的时间太长，也可能在结构上或材料性质上不适合。4）深刻蚀模铸法(LIGA)2、微机电系统的加工工艺一、“自上而下”的加工路线1986年德国W.Ehrfeld教授首先开发了进行三维微细加工最有前途的方法——LIGA技术。LIGA来源德文缩写，LI(lithographie意即深度X射线刻蚀)，G(Galvanformug意即电铸成型)，A(Abformug意即塑料铸模)，即深度X射线刻蚀、电铸成型、塑料铸模等技术的完美结合。4）深刻蚀模铸法(LIGA)2、微机电系统的加工工艺一、“自上而下”的加工路线LIGA通过光刻深加工厚膜光胶，利用电铸法翻造成模芯，再以塑料注入或热压的方式大量生产。LIGA的生产方式，成本低而且材料选择种类多，成为非硅技术中，最重要的方法之一。4）深刻蚀模铸法(LIGA)二、“由下而上”的加工工艺由下而上的加工方式，指以原子、分子为对象在纳米尺度进行操纵、生长、切割、焊接、组装等加工。二、“由下而上”的加工工艺用分子束外延