纳米制造技术.pdf

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1、奈米製造一般報導技術奈米製造技術是電子、光電、機械、生物方面各種奈米元件的基礎製程技術，是提高元件密度及增進奈米系統優越性能的前提，也是降低單一元件成本必經的途徑。■呂英治洪敏雄奈米科技是目前深受矚目的研發領域，其中奈米材製程技術也由當年的10微米左右，降至一九九五年的料是奈米科技發展的基石，故吸引材料、物理、化學、0.35微米，甚至目前的0.2微米以下。顯示微製造技術對化工及生物各領域研究人員積極投入。奈米製造技術則於提高半導體元件密度及降低元件成本的貢獻，但也說是具體實現應用在電子、光電、機械、生物

2、方面各式奈明微製造技術難度與日俱增，其中關鍵就是進行圖案轉米元件的基礎製程技術，是提高元件密度及增進奈米系移的微影步驟。統優越性能的前提，也是降低單一元件成本必經的途數十年來微電子產業發展的最大特徵，即在圖案形徑。成過程中，圖形轉移步驟所需曝光光源波長不斷地降另一方面，除了呈現傳統材料結構及製造技術的微低，以避免因光學繞射現象造成曝光失敗或圖形模糊。細化外，奈米材料特有的性質及其前瞻的製造方法，也但是由微米級進入奈米級圖案，使用傳統的光學曝光方讓奈米科技的發展更多元化，對於奈米科技的產業化進式，即將達到

3、光源波長的極限。因此採用其他波長更小程產生深遠的影響。的光束或能量束勢在必行。隨著由微米元件進入奈米元奈米製造技術為了製作具特定功能，並符合結構要件，亟需加強新一代曝光系統的研發，並使其儘快進入求的元件，首先必須能完美地轉移所設計的奈米圖案，可量產的階段，才能配合奈米元件的發展腳步。然後再以薄膜沉積、材料移除、基板改質等方式，逐一目前發展中，預定使用於小於一百奈米特徵尺寸所進行各層材料的處理後予以完成。需的光源或能量束，包括極紫外線、X光、電子束、離子目前主要的微米及奈米製造技術有兩種：一種是已束及近接

4、探針微影光刻術等。除配合曝光系統所需發展廣泛使用的微製造技術，採用類似傳統雕刻方式，由大的光源外，與其搭配的光阻材料，以及所需的薄膜沉積而小逐一進行材料的沉積、移除、改質；另一種方式則技術及圖案蝕刻技術皆在積極發展中，但距離成熟階段是依賴粒子自我組織的能力，採用由小而大的組裝方仍有相當距離。式，完成材料、元件及系統的製造。另一方面，為因應微細加工及奈米製造需要，傳統對於前者而言，目前微電子相關的製造技術，已是光學微影須再降低光源的波長以符合要求，但相關光源相當成熟且具代表性的方法。其發展由上一世紀六十年

5、及周邊系統相當昂貴，且製作速度慢，未來勢必面臨經代的十幾至數微米大小，逐漸降低至0.2微米以下的技術濟量產的難題。因此除以光學方式進行微影曝光外，回能力。然而進行圖案化過程須曝光，當進入奈米尺度時則須使用波長更短的光源。由於目前此一範圍的光源尚在研發中，故可能阻礙奈米科技的發展。對於未來奈米科技的發展，一般預期由大而小的加工技術將面臨技術可行性及量產能力的考驗。另一方面，由小而大製程卻能同時處理大量物件，可能是更具競爭力的製程技術，取材其未來發展潛力深受矚目。http://www.chem.northw

6、estern.edu/~mkngrp自C.A.Mirkin,NorthwesternUnniversity,對於傳統微製造技術的變化，半導體界的摩爾定律（Moore'sLaw）有相當簡要的描述。摩爾（GordonMoore）根據半導體技術發展與產業變化，提出「半導體晶片上元件的數目每18個月增加一倍，但價格不變。」以動態隨機存取記憶體（DRAM）技術發展為例，在一九七○年左右其容量僅達1K，但至一九九五年為止在鍍有高分子的基板上，以掃描探針直接書寫形成奈米級文已達256M，且幾年後已有廠商研發出1G的容

7、量，同時字。科學發展2004年2月，374期67到古老工藝技術如印刷方式，或可圍後，可將其軌跡經由數據處理為材提供較高的競爭力。料表面的輪廓圖。或藉由電場蒸發與在此技術中，基板上圖案的形沉積方式進行單一原子的操縱。IBM成不再用光學方法，而改用特定圖即曾以掃描穿隧顯微鏡探針在銅金屬取材案的模子，以沾黏硫醇分子將其轉自D.Eigler,http://www.almaden.ibm.com/vis/stm/atomo.html上移動鐵原子寫出目前最小的漢字印至鍍金的基板上，或直接以較硬「原子」。的剛性模子將

8、圖案壓印在高分子蝕為解決掃描穿隧顯微鏡僅能應用刻阻劑層上。前者為哈佛大學化學於導電材料的限制，並簡化其操作，及生物化學系懷特賽（G.M.適用性更廣的原子力顯微鏡（AFM）Whitesides）教授所開發的微接觸在一九八六年開發出來。原子力顯微印刷技術，又稱為軟微影蝕刻；後鏡除可應用在奈米加工如奈米切削者則是普林斯頓大學電機系周郁教外，亦可用以充當奈米墨筆沾黏分授所開發的奈米壓印蝕刻技術。以掃描穿隧顯微鏡探針在銅金屬上移動鐵原子，直接進行圖案