纳米光刻

纳米光刻是纳米技术中涉及纳米级结构工程（蚀刻、书写、印刷）的技术领域中一个不断发展的领域。在希腊语中，该单词可分为三个部分：“ nano”表示矮人，“ lith”表示石头，“ graphy”表示书写，或者“ tiny Writing on stone”。如今，这个词已经演变为涵盖10 ^-9至10 ^-6米范围内的结构或纳米范围内的结构的设计。本质上，场是光刻的衍生，仅涵盖明显较小的结构。所有纳米光刻技术都可以分为两类：一类是蚀刻掉留下所需结构的分子的技术，另一类是将所需结构直接写入表面的技术（类似于3D打印机创建结构的方式）。

纳米光刻领域的诞生是出于增加集成电路中晶体管数量以维持摩尔定律的需要。虽然光刻技术自18世纪末开始出现，但直到1950年代中期才将其应用于纳米级结构。随着半导体工业的发展，对能够生产微米级和纳米级结构的技术的需求猛增。光刻应用到这些结构首次于1958年开始纳米光刻技术的时代。从那时起，光刻已成为最成功的商业技术，能够产生100 nm以下的图案。与该领域相关的几种技术，每种旨在满足其在医疗和半导体行业中的多种用途。该领域的突破为纳米技术的发展做出了重要贡献，并且随着对越来越小的计算机芯片的需求的增加，今天的重要性越来越重要。进一步的研究领域涉及该领域的物理局限性，能量收集和光子学。

光学光刻是纳米光刻领域中最重要和最流行的技术之一。光刻技术包含几种重要的衍生技术，所有这些技术都使用非常短的光波长来改变某些分子的溶解度，从而使它们在溶液中被洗掉，从而留下所需的结构。几种光学光刻技术需要使用浸液技术和许多分辨率增强技术，例如相移掩模（PSM）和光学邻近校正（OPC）。这套技术中包括的一些技术包括多光子光刻，X射线光刻，光耦合纳米光刻（LCM）和极紫外光刻（EUVL）。^[2]由于该技术能够精确地生成低于30纳米的结构，因此被认为是最重要的下一代光刻（NGL）技术。

电子束光刻（EBL）或电子束直接写入光刻（EBDW）在覆盖有电子敏感膜或抗蚀剂（例如PMMA或HSQ）的表面上扫描聚焦的电子束以绘制自定义形状。通过改变抗蚀剂的溶解度并随后通过浸入溶剂中来选择性去除材料，已经获得了低于10 nm的分辨率。这种形式的直接写入，无掩模光刻技术具有高分辨率和低产量，将单列电子束限制在光掩模制造，半导体器件的小批量生产以及研究和开发方面。多电子束方法 目标是提高半导体大规模生产的生产量。

EBL可用于在固体基质上进行选择性蛋白质纳米图案化，旨在实现超灵敏感测。

扫描探针光刻（SPL）是另一套技术，可使用扫描探针通过蚀刻掉不需要的材料或将新材料直接写到基板上，从而在纳米尺度上将图形图案化为单个原子。此类别中的一些重要技术包括浸笔式纳米光刻、热化学纳米光刻、热扫描探针光刻和局部氧化纳米光刻。浸笔式纳米光刻技术是这些技术中使用最广泛的技术。

纳米压印光刻（NIL）及其变体（例如步进和闪光压印光刻和激光辅助定向压印（LADI））是很有前途的纳米图案复制技术，其中图案是由压印抗蚀剂的机械变形（通常是单体或聚合物形成）形成的在压印过程中通过加热或紫外线固化。该技术可与接触印刷和冷焊相结合。纳米压印光刻技术能够产生低于10 nm的图案。

这套技术包括离子投影和电子投影光刻。离子束光刻使用聚焦或宽泛的高能轻质离子束（如He ⁺）将图案转移到表面。使用离子束接近光刻（IBL），可以将纳米级特征转移到非平面表面上。

磁光刻技术（ML）是基于使用顺磁性金属掩膜（称为“磁性掩膜”）在基板上施加磁场而形成的。类似于光掩模的磁掩模定义了所施加磁场的空间分布和形状。第二组分是铁磁纳米颗粒（类似于光致抗蚀剂），其根据由磁掩模引起的场被组装到基板上。

纳米球光刻使用球的自组装单层（通常由聚苯乙烯制成）作为蒸发掩模。该方法已用于制造具有精确控制间距的金纳米点阵列。

中性粒子光刻（NPL）使用宽泛的高能中性粒子束在表面上进行图案转移。

等离子体振子光刻技术使用表面等离子体激发来产生超出衍射极限的图案，从亚波长字段约束性能受益表面等离子体激元。

这项技术使用聚焦的高能（MeV）质子束在纳米尺寸上对抗蚀剂材料进行图案化，并已显示出能够在远低于100 nm标记的情况下进行高分辨率图案化的功能。

模板光刻是一种无抗蚀剂且平行的方法，该方法使用纳米尺寸的孔作为荫罩来制作纳米尺寸的图案。

量子光学平版印刷术（QOL）是一种无衍射极限的方法，可以使用红色激光二极管（λ= 650nm）通过光学手段以1 nm的分辨率写入。在3 nm处获得诸如几何图形和字母的复杂图案分辨率。该方法以20 nm的分辨率应用于纳米图案石墨烯。