[科普中国]-光学投影曝光微纳加工技术

光学投影曝光技术在微纳加工技术中的应用。

过去，微电子产业的发展一直依赖于微纳加工技术的进步；现在随着科学技术的迅速发展，纳米科技，诸如纳米电子学、纳米材料学、纳米生物学、纳米光学等，已成为当今的研究热点。而这些高新科技领域，也同样离不开微纳加工技术。光学投影光刻在微纳加工技术中一直扮演着重要角色，起到了极其重要的作用。光学投影光刻在微纳加工技术中的主要应用如下：

①用于大规模集成电路芯片制作。近20多年来，超大规模集成电路迅速发展，集成度越来越高，从单个晶体管发展到今天的芯片是不断小型化、微型化的过程。20世纪50年代，一个晶体管中线条宽度约为1mm，今天一个包含8.8×109只晶体管的芯片中晶体管的线宽为0.13μm，一个晶体管的面积仅仅为百万分之一平方毫米。计算机的更新换代主要依靠芯片的发展。这都归功于光学光刻技术的不断进步。

②随着超大规模集成电路制造技术的发展，微型机械完成了从单元到系统的发展过程，于是诞生了MEMS，在某种程度上可以看做是IC的扩展。随着MEMS开始进入市场，广泛用于制造芯片的生产技术（特别是CMOS工艺）可以用来大批量生产低成本MEMS器件。信息 MEMS和生物MEMS是MEMS的两个重要发展方向，具有广阔的应用前景和市场。

③微电子机械系统是一种新生的综合性技术，将会出现许多新的应用，超出我们目前所认知的市场范围。微电子机械系统制造技术将成为21世纪制造技术的代表。据国外专家预测，21世纪将是微型机械、微电子和微型机器人的时代。美国采用光学投影光刻工艺已在硅片上加工出纳米级微型静电马达和和微流量控制泵；可注入人的血管的医用微型机器人和实验、演示用微型机器人也已诞生。

④微光机电系统( MOEMS)制作。所谓 MOEMS是在芯片上同时集成微光学、微机械、微电子,并形成系统整体。由于它具有尺寸小、可伸缩性强、可靠性好等优点，现在已被用于光纤网络中执行高级光交换。利用硅表面微加工工艺开发的数字微镜，其显示效果超过液晶投影显示，可用于高清晰度电视等领域。

⑤实现微光学系统的集成。三维空间问集成光学系统是利用光学光刻技术将许多与基底相垂直的三维微光学元件（包括微透镜、反射镜、光橘等）、微执行器、微定位器、半导体激光器及光电探测器等集成于单一芯片上，光东平行于基底传播，微光学元件的位置可以在挠模设计时精确地定位，而精密的光学微调可以通过集成在芯片上的微执行器来完成，从而实现微光学系统的集成。

⑥近年来，随着纳米技术的发展，以亚波长金属微纳结构为代表的新型表面等离子体光学人工材料引起了人们越来越广泛的关注。光与微纳金属结构的相互作用产生了一系列新的奇异的物理现象，激发了人们对表面等离子体光学的研究兴趣。而在目前阶段，光学光刻是微纳金属结构制作的重要手段之一。1

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李晓林 - 教授 - 西南大学