纳米压印技术与应用领域

2023年10月13日，日本佳能官网宣布，推出一款型号为“FPA-1200NZ2C”的半导体纳米压印设备，号称实现了目前最先进的半导体工艺。官方表示，该技术采用与传统投影曝光技术不同的方法形成电路图案，“担当”半导体制程中最重要的工序—图形转移。据了解，佳能纳米压印光刻（Nano-Imprint Lithography，NIL）技术可实现最小线宽14nm的图案化，对应5nm节点逻辑半导体。此外，随着掩模技术的进一步改进，NIL有望实现最小线宽为10nm的电路图案，相当于2nm节点。

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是一种高精度的制造技术，用于在纳米尺度上对表面进行图案化处理。它利用一系列模板或模具，通过施加压力将图案或结构转移到目标表面上。

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。

与传统的光刻技术相比，纳米压印光刻占有很大的优势。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。

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。

苏大维格研制成功系列纳米压印系统，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……

2003年，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；

2008年以来，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；

2016年，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；

2020年，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…

维业达作为SVG子公司，建立了业内首条基于NIL技术的柔性电子材料量产线。采用UV固化NIL工艺，在软性/硬质衬底上，可实现高宽比>1:1的微纳机构的批量复制，实现微米级线宽的透明电极的绿色制程。

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）。