唐山激光微纳加工

    微纳测试与表征技术是微纳加工技术的基础与前提，它包括在微纳器件的设计、制造和系统集成过程中，对各种参量进行微米/纳米检测的技术。微米测量主要服务于精密制造和微加工技术，目标是获得微米级测量精度，或表征微结构的几何、机械及力学特性；纳米测量则主要服务于材料工程和纳米科学，特别是纳米材料，目标是获得材料的结构、地貌和成分的信息。在半导体领域人们所关心的与尺寸测量有关的参数主要包括：特征尺寸或线宽、重合度、薄膜的厚度和表面的糙度等等。未来，微纳测试与表征技术正朝着从二维到三维、从表面到内部、从静态到动态、从单参量到多参量耦合、从封装前到封装后的方向发展。探索新的测量原理、测试方法和表征技术，发展微纳加工及制造实时在线测试方法和微纳器件质量快速检测系统已成为了微纳测试与表征的主要发展趋势。不同的表面微纳结构可以呈现出相应的功能，随着科技的发展，不同功能的微纳结构及器件将会得到更多的应用。目前表面功能微纳结构及器件，诸如超材料、超表面等充满“神奇”力量的结构或器件，的发展仍受到微纳加工技术的限制。因此，研究功能微纳结构及器件需要从微纳结构的加工技术方面进行广深入的研究。 微纳加工按技术分类，主要分为平面工艺、探针工艺、模型工艺。唐山激光微纳加工

光刻是半导体制造中常用的技术之一，是现代光电子器件制造的基础。然而，深紫外和极紫外光刻系统及其相应的光学掩模都是基于低速高成本的电子束光刻（EBL）或者聚焦离子束刻蚀(FIB)技术，导致其价格都相对昂贵。因此，无掩模的高速制备法是微纳结构制备的优先方法。在这些无掩模方法中，直接激光写入(direct laser writing, DLW)是一种重要的、被广采用的微处理技术，能够提供比较低的价格和相对较高的吞吐量。但是，实际应用中存在两个主要挑战：一是与FIB和EBL相比，分辨率还不够高。三明高精度微纳加工微纳加工平台，主要是两个方面：微纳加工、微纳检测。

          美国在微纳加工技术的发展中发挥着主导作用。由于电子技术、计算机技术、航空航天技术和激光技术的需要，美国于1962年开发了金刚石刀具超精细切割机床，解决了激光核聚变反射镜、天体望远镜等光学部件和计算机磁盘加工，奠定了微加工技术的基础，随后西欧和日本微加工技术发展迅速。微纳加工技术是一种新兴的综合加工技术。它整合了现代机械、光学、电子、计算机、测量和材料等先进技术成果，使加工精度从20世纪60年代初的微米水平提高到目前的10m水平，在几十年内提高了1～2个数量级，很大程度提高了产品的性能和可靠性。目前，微纳加工技术已成为国家科技发展水平的重要标志。随着各种新型功能陶瓷材料的成功开发和以这些材料为关键部件的各种装置的高性能，功能陶瓷元件的加工精度达到纳米级甚至更高，有效地促进了微纳加工技术的进步。近年来，纳米技术的出现挑战了微纳加工的极限加工精度一一原子级加工。

    溅射镀膜有两种方式：一种称为离子束溅射，指真空状态下用离子束轰击靶表面，使溅射出的粒子在基体表面成膜，该工艺较为昂贵，主要用于制取特殊的薄膜；另一种称为阴极溅射，主要利用低压气体放电现象，使处于等离子状态下的离子轰击靶面，溅射出的粒子沉积在基体上。它采用平行板电极结构，膜料物质做成的大面积靶为阴极，支持基体的基板为阳极，安装于钟罩式真空容器内。为减少污染，先将钟罩内的压强抽到小于10-3~10-4Pa，然后充入Ar气，使压强维持在1~10Pa。在两极之间加数千伏的电压进行溅射镀膜。与蒸发镀膜相比，溅射镀膜时靶材（膜料）无相变，化合物成分稳定，合金不易分馏，因此适合制备的膜材非常广。由于溅射沉积到衬底上的粒子能量比蒸发时的能量高50倍，它们对衬底有清洗和升温作用，所以形成的薄膜附着力大。特别是溅射镀膜容易控制膜的成分，通过直接溅射或者反应溅射，可以制备大面积均匀的各种合金膜、化合物膜、多层膜和复合膜。溅射镀膜易实现连续化、自动化作业和规模化生产。但是，由于溅射时要使用高电压和气体，所以装置比较复杂，薄膜易受溅射气氛的影响，薄膜沉积速率也较低。此外，溅射镀膜需要事先制备各种成分的靶，装卸靶不太方便。 微纳加工包括光刻、磁控溅射、电子束蒸镀、湿法腐蚀、干法腐蚀、表面形貌测量等!

在微电子与光电子集成中，薄膜的形成方法主要有两大类，及沉积和外延生长。沉积技术分为物理沉积、化学沉积和混合方法沉积。蒸发沉积（热蒸发、电子束蒸发）和溅射沉积是典型的物理方法；化学气相沉积是典型的化学方法；等离子体增强化学气相沉积是物理与化学方法相结合的混合方法。薄膜沉积过程，通常生成的是非晶膜和多晶膜，沉积部位和晶态结构都是随机的，而没有固定的晶态结构。外延生长实质上是材料科学的薄膜加工方法，其含义是：在一个单晶的衬底上，定向地生长出与基底晶态结构相同或相似的晶态薄层。其他薄膜成膜方法，如电化学沉积、脉冲激光沉积法、溶胶凝胶法、自组装法等，也都广用于微纳制作工艺中。微纳加工涉及领域广、多学科交叉融合，其较主要的发展方向是微纳器件与系统（MEMS）！唐山激光微纳加工

微纳制造技术属国际前沿技术，作为未来制造业赖以生存的基础和可持续发展的关键。唐山激光微纳加工

    光刻是半导体制造中常用的技术之一，是现代光电子器件制造的基础。实际应用中存在两个主要挑战：一是与FIB和EBL相比，分辨率还不够高；二是由于直接的激光写入器逐点生成图案，因此吞吐量是一个很大的挑战。对于上述两个挑战：分辨率方面，一是可以通过原子力显微镜（AFM）或扫描近场显微镜（SNOM）等近场技术来提高，二是可以通过使用短波长光源来提高，三是可以通过非线性吸收实现超分辨率成像或制造；制造速度方面，除了工程学方法外，随着激光技术的发展，主要是提出了包括自组装微球激光加工、激光干涉光刻、多焦阵列激光直写等并行激光加工方法来提高制造速度。并行激光加工技术可以将二维加工技术扩展到三维加工，为未来微纳加工技术的发展提供新的方向；同时可以地广泛应用于传感、太阳能电池和超材料领域的表面处理和功能器件制造，对生物医学器件制造、光通信、传感、以及光谱学等领域得发展研究具有重要意义。 唐山激光微纳加工

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