微纳加工大致可以分为“自上而下”和“自下而上”两类。“自上而下”是从宏观对象出发,以光刻工艺为基础,对材料或原料进行加工,小结果尺寸和精度通常由光刻或刻蚀环节的分辨力决定。“自下而上”技术则是从微观世界出发,通过控制原子、分子和其他纳米对象的相互作用力将各种单元构建在一起,形成微纳结构与器件。基于光刻工艺的微纳加工技术主要包含以下过程:掩模(mask)制备、图形形成及转移(涂胶、曝光、显影)、薄膜沉积、刻蚀、外延生长、氧化和掺杂等。在基片表面涂覆一层某种光敏介质的薄膜(抗蚀胶),曝光系统把掩模板的图形投射在(抗蚀胶)薄膜上,光(光子)的曝光过程是通过光化学作用使抗蚀胶发生光化学作用,形成微细图形的潜像,再通过显影过程使剩余的抗蚀胶层转变成具有微细图形的窗口,后续基于抗蚀胶图案进行镀膜、刻蚀等可进一步制作所需微纳结构或器件。 高精度的微细结构通过控制聚焦电子束(光束)移动书写图案进行曝光。芜湖微纳加工工艺流程
21世纪,人们仍会不断追求条件更好且可负担的医疗保健服务、更高的生活品质和质量更好的日用消费品,并竭力应对由能源成本上涨和资源枯竭所带来的风险等“巨大挑战”。它们也是采用创新体系的商品扩大市场的推动力。微纳制造技术过去和现在一直都被认为在解决上述挑战方面大有用武之地。环境——采用更少的能源与原材料。从短期来看,微纳制造技术不会对环境和能源成本产生重大的影响。受到当前加工技术的限制,这些技术在早期的发展阶段往往会有较高的能源成本。与此同时,微纳制造一旦成熟,将会消耗更少的能源与资源,就此而言,微纳制造无疑是一项令人振奋的技术。例如,与去除边角料获得较终产品不同的是,微纳制造采用的积层法将会使得废料更少。随着创新型纳米制造技术的发展,现在对化石燃料的依存度已经开始下降了,二氧化碳的排放也随之降低,大气中氮氧化物和硫氧化物的浓度也减少了。雅安微纳加工工艺微纳加工按技术分类,主要分为平面工艺、探针工艺、模型工艺。
基于掩模板图形传递的光刻工艺可制作宏观尺寸的微细结构,受光学衍射的极限,适用于微米以上尺度的微细结构制作,部分优化的光刻工艺可能具有亚微米的加工能力。例如,接触式光刻的分辨率可能到达0.5μm,采用深紫外曝光光源可能实现0.1μm。但利用这种光刻技术实现宏观面积的纳米/亚微米图形结构的制作是可欲而不可求的。近年来,国内外很多学者相继提出了超衍射极限光刻技术、周期减小光刻技术等,力求通过曝光光刻技术实现大面积的亚微米结构制作,但这类新型的光刻技术尚处于实验室研究阶段。
在过去的几年中,全球各地的研究机构和大学已开始集中研究微观和纳米尺度现象、器件和系统。虽然这一领域的研究产生了微纳制造方面的先进知识,但比较显然,这些知识的产业应用将是增强这些技术未来增长的关键。虽然在这些领域的大规模生产方面已经取得了进步,但微纳制造技术的主要生产环境仍然是停留在实验室中,在企业的大规模生产环境中难得一见。这就导致企业在是否采用这些技术方面犹豫不决,担心它们可能引入未知因素,影响制造链的性能与质量。就这一点而言,投资于基础设施的发展,如更高的模块化、灵活性和可扩展性可能会有助于生产成本的减少,对于新生产平台成功推广至关重要。这将有助于吸引产业界的积极参与,与率先的研究实验室一起推动微纳产品的不断升级换代。微机电系统、微光电系统、生物微机电系统等是微纳米技术的重要应用领域。
微纳制造技术不只是加工方法米),到纳米级(千分之一微米),于是,“微的问题,同样是制造装备的问题。高精密纳技术”这一概念就应运而生了。仪器设备及高精度制造、测量技术也是制微纳技术在二十多年的发展过程中。约我国微纳技术发展的因素之一。从刚开始的单纯理论性质的基础研究衍生微机电系统的应用领域出了许多细分。如微纳级精度和表面形貌微型机电系统可以说是目前的测量,微纳级表层物理、化学、机械性能微纳技术应用较为普遍的了,如**集成的检测,微纳级精度的加工和微纳级表层微型仪器,微型机器人。微型惯性仪表.以的加工原子和分子的去除、搬迁和重组,以及小型、微型甚至是纳米卫星等。尤其是及纳米材料纳米级微传感器和控制技术惯性仪表,它是指陀螺仪、加速度表和惯微型和超微型机械;微型和超微型机电系性测量平台,是航空、航天、航海中指示。微纳加工平台,主要是两个方面:微纳加工、微纳检测。宝鸡微纳加工应用
微纳制造的加工材料多种多样。芜湖微纳加工工艺流程
光刻是半导体制造中常用的技术之一,是现代光电子器件制造的基础。实际应用中存在两个主要挑战:一是与FIB和EBL相比,分辨率还不够高;二是由于直接的激光写入器逐点生成图案,因此吞吐量是一个很大的挑战。对于上述两个挑战:分辨率方面,一是可以通过原子力显微镜(AFM)或扫描近场显微镜(SNOM)等近场技术来提高,二是可以通过使用短波长光源来提高,三是可以通过非线性吸收实现超分辨率成像或制造;制造速度方面,除了工程学方法外,随着激光技术的发展,主要是提出了包括自组装微球激光加工、激光干涉光刻、多焦阵列激光直写等并行激光加工方法来提高制造速度。并行激光加工技术可以将二维加工技术扩展到三维加工,为未来微纳加工技术的发展提供新的方向;同时可以地广泛应用于传感、太阳能电池和超材料领域的表面处理和功能器件制造,对生物医学器件制造、光通信、传感、以及光谱学等领域得发展研究具有重要意义。 芜湖微纳加工工艺流程