ナノインプリントにおける圧電局ナノ製造技術の応用

01.ナノ加工技術

過去数十年の発展の中で、ナノ加工技術は集積回路の急速な発展を促進し、デバイスの高度な集積を実現した。ナノ加工技術は人間がミクロ世界を理解し学習するためのツールである。この技術を理解することは、ナノテクノロジーとナノテクノロジーがサポートする現代のハイテク産業をよりよく理解するのに役立ちます。

ナノ加工技術と従来の加工技術の主な違いは、このプロセスで形成されたデバイス構造のサイズがナノメートルスケールにあることである。それは2つの種類に分けることができます：1つは上から下への加工方法、つまり平坦な基板表面に複雑なミクロ構造を層ごとに形成するか、あるいは既存の材料に基づく特定の加工と理解して、ナノ構造とデバイスを実現することができます。現在、リソグラフィ、ナノインプリント、プローブ技術などの成熟したナノ加工技術は、いずれもこのような加工技術に属している。もう1つは、分子の自己集合プロセスに依存し、分子レベルからナノ構造を構築することができるボトムアップ加工方法である。このタイプの加工方法は分子成長によってパターンを得ることであり、基本構造や材料は存在しない。

02ナノインプリント技術

現在、最も広く応用されているナノ製造技術は平板加工技術であり、平板加工技術はリソグラフィ技術に依存している。フォトリソグラフィとは、マスク上の集積回路パターンを露光及びエッチングによりウエハ上に転送することを指す。現在の露光システムの限界分解能は半波長である。ナノインプリント技術は、その化学特性を変化させるのではなく、転写媒体の物理的変形によってパターン転写を実現する。その分解能はマスクの大きさに依存し、インプリントプロセスは光の波長や対物レンズの開口数などの要素に制限されない。従来のリソグラフィ技術の分解能制限を破ることが期待されている。

03ナノインプリントの基本プロセス

ナノインプリント技術は、マスク上のパターンを転写媒体を介して基板上に転写する。転送媒体は主にPMMA、PDMSなどのポリマーフィルムを使用する。ナノインプリントプロセスには、パターンコピーとパターン転送の2つの主要なステップが含まれる。圧力下でマスクを転写媒体に押し込む。しばらくすると、移送媒体はナノキャビティに完全に充填され、次いで圧力を解放して硬化と離型を行う。基板上に補助転写パターンを形成する。パターン転写プロセスが終了すると、まず異方性エッチングまたは反応性イオンエッチング（RIE）を用いて基板上のエッチングレジスト残留層を除去し、その後パターン転写プロセスを開始する必要がある。転写パターンは、エッチングまたはリフトオフ（堆積、溶解）方法により得ることができる。エッチングプロセスでは、基板上のエッチング防止材料のパターン構造をマスク層として用い、その後、異方性エッチング及び他の方法により基板をエッチングし、基板上にパターンを転写する。リフトオフには、堆積と溶解の2つのステップがあります。まず、レジストの表面に金属膜をめっきし、その後、有機溶媒を用いてレジストと表面の金属膜を溶解する。基板上の残りの金属膜をマスクテンプレート上のパターンと類似した微細構造に形成し、転写されたパターンを得た。ナノインプリントの基本的なプロセスを図1に示します。