纳米光刻技术的现状和未来

纳米技术是21世纪信息科学的一项关键技术，纳米结构制作是纳米技术的重要组成部分，纳米光刻技术是制作纳米结构的基础，具有重要的应用前景，文章对光学光刻技术进行了概述，介绍了几种纳米光刻技术的新途径，发展现状和关键问题，最后讨论了纳米光刻技术的应用前景。     

原子光刻

与光子和电子不间,原子的激发亚稳态具有方便操作的内能态结构,这使利用内能态的光学淬灭原理实现光刻技术成为现实.基于原子光学的中性原子束光刻技术是下一代光刻技术(the next generation lithography,NGL)的一种,它可分两种途径实现:激光驻波原子直沉积技术和亚稳态中性原子光刻技术.前者可以实现图案的纳米尺度特征、大面积平行沉积和高分辨率;后者结合有效的抗蚀剂,同样可以实现纳米图形制造,在基板上获得的尖锐边缘分辨率目前可达40 nm.两种途径的原理相差甚远,但最终获得的结果相似.     

纳米计量与原子光刻技术分析

为了说明原子光刻（Atom Lithography）在纳米计量及传递作用中的特殊地位，首先对纳米计量标准及其现状进行了简要介绍，提出纳米计量中原子光刻的基本概念和优势，结合原子光刻实验装置对原子光刻技术的工作机理进行了分析。结果表明，可以通过原子光刻技术得到纳米量级刻印条纹，为纳米计量及标准传递提供更加精确的手段。最后对常见的2种原子光刻技术——沉积型原子光刻和虚狭缝型原子光刻进行了阐述，指出2者的不同之处，为不同条件下原子光刻提供了一定的借鉴。     

多光束无掩模光刻系统

介绍了一种多光束无掩模光刻系统,该系统利用空间光调制器数字微反射镜(DMD)对405 nm的激光光束进行调制,控制波带片阵列及纳米透镜阵列聚焦,利用聚焦点阵配合纳米移动平台进行扫描光刻。介绍了该无掩模光刻实验系统结构及工作原理,并给出了多光束光刻的实验结果。实验表明:利用普通蓝紫光源和聚焦元件阵列可实现分辨率为400 nm的多光束并行光刻。     

微纳加工技术在光电子领域的应用

纳米光电子器件正在成为下一代光电子器件的核心。文章介绍了电子束光刻和电感耦合等离子体刻蚀为代表的徽纳加工技术在光电子学器件中的应用。主要包括量子点激光器、量子点THz探测器和光子晶体器件。     

合肥国家同步辐射实验同就辐射光刻研究

同步辐射光刻技术是Ｘ射线光刻技术的重要发展，适用于深亚微米乃至纳米图形的超微细加工，特别是ＬＩＧＡ的出现大大拓展了同步辐射光刻的应用领域，使它不仅适合于超大规模集成电路等平面微结构的加工，也适合于具有复杂构造的三维立体结构和器件的制作，文章简要介绍了ＮＳＲＬ光刻光束线和实验站概况及研究工作进展。     

基于多层膜结构的亚波长光栅研究

利用表面等离子体共振效应理论及金属-介质复合膜的特殊纳米光学效应对平面多层膜超分辨光刻技术进行了研究. 在曝光光源为365 nm的情况下,实现周期230 nm,线宽100 nm的超分辨光刻成像. 讨论了均匀金属-介质多层膜的结构参数选择,并通过数值仿真得到有效的光强度和对比度, 然后用等离子体纳米光刻进行试验验证,通过最优化选择,最终得到了亚波长结构多层膜的大区域范围超分辨成像.     

超大规模集成电路光学光刻技术的现状与展望

光学光刻是目前超大规模集成电路(VLSI)制备中主要的微米和亚微米的图形加工技术,这一技术将继续保持其主导地位成为90年代VLSI发展的关键。本文综述了近年来光学光刻工艺的发展,主要介绍了G线(436nm)、Ⅰ线(365nm)和准分子激光光刻的现状,并对实现高的光学光刻分辨率所必须解决的透镜设计、套准精度和像场面积等问题作了详细描述。最后展望了发展方向、     

合肥国家同步辐射实验室同步辐射光刻研究

同步辐射光刻技术是Ｘ射线光刻技术的重要发展，适用于深亚微米乃至纳米级图形的 超微细加工，特别是ＬＩＧＡ技术的出现大大拓展了同步辐射光刻的应用领域．使它不仅适合于超大规模 集成电路等平面微结构的加工，也适合于具有复杂构造的三维立体结构和器件的制作．文章简要介绍了 ＮＳＲＬ光刻光束线和实验站概况及研究工作进展．     

激光全息光刻技术在微纳光子结构制备中的应用进展

微纳光子结构研究随着光子学、半导体物理学及微加工技术的发展而逐渐蓬勃开展,并在其结构、理论、制备技术等方面取得了系列进展。受限于目前的微加工技术水平,要成功制备大尺度、高质量的光子材料仍然存在着一定挑战。激光全息光刻技术作为一种简便快捷的微结构制作技术已经发展成为一种经济快速制作大面积微纳超材料及光子晶体模板的重要手段。介绍了激光全息光刻技术的原理,详细阐述了该技术在制作三维面心立方、木堆积结构、金刚石结构光子晶体以及光学周期类准晶、手性超材料、周期性缺陷结构等微纳光子结构中的应用研究进展。激光全息光刻技术成功制作微纳光子结构为光子材料在更多领域的广泛应用提供了基础和方法。     

Manufacturing at Nanoscale: Top-Down,Bottom-up and System Engineering

The current nano-technology revolution is facing several major challenges: to manufacture nanodevices below 20 nm, to fabricate three-dimensional complex nano-structures, and to heterogeneously integrate multiple functionalities. To tackle these grand challenges, the Center for Scalable and Integrated NAno-Manufacturing (SINAM), a NSF Nanoscale Science and Engineering Center, set its goal to establish a new manufacturing paradigm that integrates an array of new nano-manufacturing technologies, including the plasmonic imaging lithography and ultramolding imprint lithography aiming toward critical resolution of 1–10 nm and the hybrid top-down and bottom-up technologies to achieve massively parallel integration of heterogeneous nanoscale components into higher-order structures and devices. Furthermore, SINAM will develop system engineering strategies to scale-up the nano-manufacturing technologies. SINAMs integrated research and education platform will shed light to a broad range of potential applications in computing, telecommunication, photonics, biotechnology, health care, and national security.     

极紫外多层膜技术研究进展

在极紫外波段,任何材料都表现出极强的吸收特性,因此,采用多层膜实现高反射率是构建正入射式光学系统的唯一途径。本文总结了极紫外多层膜的发展进程,叙述了制备极紫外多层膜的关键技术(磁控溅射、电子束蒸发、离子束溅射)以及它们涉及的相关设备。由于多层膜反射式光学元件主要应用于极紫外光刻与极紫外天文观测,文中重点讨论了极紫外光刻系统对多层膜性能的要求,镀膜过程中的面形精度和热稳定性等问题;同时介绍了极紫外天文观测中使用的多层膜的特点,特别讨论了多层膜光栅的制备技术和亟待解决的问题。     

电子束和X射线双曝光制作大高宽比高分辨率的X射线波带片

介绍了利用电子束和 X射线束双曝光技术制作大高宽比高分辨率的 X射线聚焦或色散元件的新方法 (波长范围为 1～ 5 nm )。所制做的厚度为 10μm的 Au波带片具有 30个波带 ,最外环的宽度为 0 .5μm。实验表明 :对 8ke V的X射线来说 ,波带片的衬度大于 10 ,分辨率为 0 .5 5μm,焦距为 2 1.3cm。     

纳米压印多孔硅模板的研究

纳米压印模板通常采用极紫外光刻、聚焦离子束光刻和电子束光刻等传统光刻技术制备,成本较高.寻找一种简单、低成本的纳米压印模板制备方法以提升纳米压印光刻技术的应用成为研究的重点与难点.本文以多孔氧化铝为母模板,采用纳米压印光刻技术对纳米多孔硅模板的制备进行了研究.在硅基表面成功制备出纳米多孔阵列结构,孔间距为350—560 nm,孔径在170—480 nm,孔深为200 nm.在激发波长为514 nm时,拉曼光谱的测试结果表明,相对于单面抛光的硅片,纳米多孔结构的硅模板拉曼光强有了约12倍左右的提升,对提升硅基光电器件的应用具有重要的意义.最后,利用多孔硅模板作为纳米压印母模板,通过热压印技术,成功制备出了聚合物纳米柱软模板.     

FIB快速加工纳米孔点阵的新方法

纳米尺度的点阵在纳米器件和基础科学研究方面都具有非常重要的应用.目前普遍采用的聚焦离子束和电子束曝光技术可以很方便的在衬底上加工纳米量级的微细结构，但大面积的图形加工过程需要花费太多的机时.介绍一种利用设计图形BMP文件的像素点阵和实际加工区域之间的匹配关系，通过聚焦离子束加工获得所需要的纳米孔点阵的新方法.采用这种方法可以在短时间内获得大面积的纳米点阵结构. 关键词： 聚焦离子束 电子束曝光 纳米孔点阵     

Fabrication of a 256-bits organic memory by soft x-ray lithography

This paper reports a procedure of soft x-ray lithography for the fabrication of organic crossbar structure. Electron beam lithography is employed to fabricate the mask for soft x-ray lithography, with direct writing technology to lithograph positive resist, polymethyl methacrylate on the polyimide film. Then Au is electroplated on the polyimide film. Hard contact mode exposure is used in x-ray lithography to transfer the graph from the mask to the wafer. The 256-bits organic memory is achieved with the critical dimension of 250~nm.     

Laser and ion beams graphene oxide reduction for microelectronic devices

Reduced graphene oxide (rGO) is a two-dimensional material, which is attracting increasing attention due to its special properties. It can be obtained by laser or ion beam irradiations of pristine graphene oxide (GO). It shows high mechanical resistance, considerable electric and thermal conductivity. All these rGO characteristics together with the high number of molecular species that can be embedded between its layers, make graphene oxide a potential material for electronic sensors or efficient support on which conductive strips, condensers, and micrometric electronic devices can be designed. In particular, as it is described in this paper, it is possible to carry out high spatial resolution lithography in GO by using a focused laser or micro ion beam in order to design macro, micro, and submicron geometrical structures. The use of the reduced graphene oxide for the laser and ion beam fabrication of electrical resistances and capacitances is presented.     

50 nm分辨力极端紫外光刻物镜光学性能研究

极端紫外光刻 (EUVL)作为实现 10 0～ 32nm特征尺寸微细加工的优选技术 ,其光刻物镜的光学性能是实现高分辨图形制作的关键。利用光学设计软件CODEV对 6枚非球面反射镜构成的光刻物镜设计和光学性能分析 ,其分辨力可以实现 5 0nm ,曝光面积为 2 6mm× 1mm。结果表明 ,光学性能对曝光场点的依赖关系。在全曝光场中进行了光学性能分析 ,其最大畸变为 3.77nm ,最大波面差为 0 .0 31λ(均方根值 ) ,该缩小投影物镜完全可以满足下一代极端紫外光刻机的性能要求     

Hard X‐ray microbeam lithography using a Fresnel zone plate with a long focal length

Focused hard X‐ray microbeams for use in X‐ray nanolithography have been investigated. A 7.5 keV X‐ray beam generated at an undulator was focused to about 3 µm using a Fresnel zone plate fabricated on silicon. The focused X‐ray beam retains a high degree of collimation owing to the long focal length of the zone plate, which greatly facilitates hard X‐ray nanoscale lithography. The focused X‐ray microbeam was successfully utilized to fabricate patterns with features as small as 100 nm on a photoresist.     

半导体量子阱材料微加工光子晶体的光学特性

利用聚焦离子束刻蚀方法和电子束制版结合干法刻蚀方法制备了二维近红外波段光子晶体，发现两种方法都可以制备出均匀的二维光子晶体，聚焦离子束方法操作简单，电子束制版结合干法刻蚀方法操作步骤复杂.光谱测试表明，利用聚焦离子束方法在有源材料上刻蚀的光子晶体不发光，而电子束制版结合干法刻蚀方法制备的小晶格常数光子晶体即使有些无序，其出光效率也提高到没有光子晶体时的两倍.对两种方法所加工的光子晶体不发光和提高出光效率的机理进行了分析. 关键词： 聚焦离子束 电子束制版 光子晶体 出光效率