前言

1965年，Intel公司创始人之一Moore预测：今后微电子技术和产业将以“每个芯片上集成的元件数平均每18个月翻一番”的规律发展，这就是微电子技术领域中著名的摩尔定律。此后，四十多年的发展证实了摩尔定律的正确性，集成电路芯片的集成度平均每三年增加4倍。目前，半导体集成电路的主流技术已进入45nm，并正在向32nm的时代过渡，采用32nm工艺的六核CPU已经商业化。

信息社会是由微电子芯片驱动的。从航天事业到日常生活，微电子芯片对于现代文明的影响可以说是无处不在，而所有的微芯片又都是光刻工艺的产物。传统微电子工业中所使用的紫外曝光光刻技术面临昂贵的光刻设备和避免光学衍射和透镜材料选择等技术难题，因此迫切需要研发出切实可行的下一代光刻（Next Generation Lithograhpy，NGL）技术，目前已有多种候选技术：电子束刻蚀已被证明有非常高的分辨率，但其生产效率太低；X线光刻虽然具备高产率，但X线光刻的工具相当昂贵；极紫外光刻也可以达到较高的分辨率但整个工艺必须在真空中进行，并且要求镜面必须近乎完美。难以克服的物理极限和昂贵的设备成本激发人们去寻找研发一种非光学、廉价且工艺简便的纳米图案复制技术，纳米压印技术（Nanoimprint Lithography，NIL）应运而生，该项技术是华裔科学家美国普林斯顿大学周郁在1995年发明的一种廉价且具备高分辨率的光刻技术。

纳米压印技术是在纳米尺度获得复制结构的一种成本低而速度快的方法。该技术采用纳米图案的刚性印章将基片上的聚合物薄膜压出纳米级花纹，再对压印件进行常规的刻蚀、剥离等加工，最终制成纳米结构和器件。它可以大批量重复性地在大面积衬底上制备纳米图形结构，而且所制出的高分辨率图案具有相当好的均匀性和重复性。该技术还有简单易行和效率较高等优点。因此，与极紫外光刻、X射线光刻和电子束光刻等工艺相比，纳米压印技术具有很强的竞争力和广阔的应用前景。纳米压印技术是一种接触式光刻技术，可以得到很高的分辨率，实验室中可以达到5nm的分辨率。目前，纳米压印技术已经被国际半导体技术路线图（ITRS）收录，作为下一代光刻技术的候选者，有望在2019年用于11nm的结点。

在纳米压印技术中，相当昂贵的光刻只需被用一次来制造可靠的印章，印章就可以用于大量生产复制品。所以纳米压印自从发明以来就受到了各国科学家的广泛关注，成为纳米图案复制领域的一个热点。由于纳米压印采用聚合物衬底，其优点是：表面生物相容性好，易于加工，廉价，高产量，具有优异的光学、力学、化学和电学性能（如透明性、导电性、柔韧性）。因此纳米压印除了应用于微电子工业领域外，还可以用于μ-TAS、化学、生命科学、微光学、通信、微纳流体和数据存储等领域。

然而关于纳米压印技术各方面进行全面综合论述的文章并不多，L Jay Guo在2004年发表的“Recent Progress in Nanoimprint Technology and Its Appli-cations”（纳米压印技术的最近进展和应用）比较详细地介绍了纳米压印技术各方面的发展。时至今日，纳米压印技术已经得到了更加全面的发展，因此迫切需要一本全面介绍纳米压印最新技术的书。

本书详细地介绍了纳米压印及相关技术的工艺、原理、仿真、应用和前景。全书共分8章：第1章对纳米压印技术和相关的微电子、微压印、微机电系统（MEMS）、纳米技术等背景技术进行了介绍。第2章～第4章重点讲述了纳米压印技术的工艺：第2章概述了包括热压印工艺、紫外压印工艺和微接触印刷在内的纳米压印技术工艺，并进行了比较，同时还介绍了相关的软刻蚀技术；第3章重点讨论了纳米压印印章制备的新途径，论述了两种加工软刻蚀印章的新方法；第4章给出了微纳米压印的实验结果，包括各种印章和压印胶组合进行压印的分析。第5章讨论了纳米压印技术的理论研究，包括压印胶填充机理、填充时间等。第6章介绍了一些纳米压印技术相关的仿真，如分子动力学仿真等。第7章讨论了纳米压印技术的应用，包括在光学、电子学、生物学、医学、光电子、磁学等领域的广泛应用。第8章对纳米压印技术和各种下一代光刻技术进行展望，分析了下一代光刻技术面临的困境和发展前景。

本书的完成得益于作者的导师——上海交通大学陈迪教授和刘景全研究员的精心指导。在撰写过程中参考了大量的文献，特别是近几年来新发表的论文，在此对各位文献的作者表示衷心的感谢。本书受河海大学重点学科建设经费及中央高校基本科研业务费项目（2009B32514）资助，在此一并致谢。

尽管作者试图对纳米压印技术做一个全面、准确、详细的阐述，但限于水平和经验，书中难免还存在一些缺陷和不足，希望广大读者批评指正。

作者

2010年9月