相較于EUV光刻，納米壓印（Nanoimprint Lithography，簡稱NIL）另辟蹊徑，通過物理壓印結合材料固化的核心原理，顯著降低了制程成本與能耗。然而，NIL技術在工藝過程中的缺陷控制方面仍面臨較高挑戰，制約了其進一步推廣應用，精密運動平臺或成為破局關鍵因素。

01 行業背景

圖一：納米壓印流程

自1995年由華裔科學家周郁教授提出納米壓印概念以來，該技術已逐步實現從實驗室研究到產業化的跨越。日本佳能（Canon）已于2024年9月26日向總部位于美國德克薩斯州的半導體聯盟——德克薩斯電子研究所（TIE）運送其納米壓印光刻系統FPA-1200NZ2C。該系統可實現最小14nm線寬的圖案化，支持5nm制程邏輯半導體生產。今年8月，璞璘科技也推出了噴墨步進式的納米壓印設備并交付至國內特色工藝客戶，標志著我國在半導體裝備制造領域取得了重要進展。

納米壓印技術之所以能夠在一定程度上突破ASML在EUV光刻機領域的壟斷，并獲得市場認可，除了可以實現5nm制程之外，還具備以下突出優勢：

• 成本顯著降低：根據佳能估算，一套四模組J-FIL納米壓印設備的成本僅約為ASML EUV設備的十分之一。此外，納米壓印設備體積更小，更便于在研發等場景中部署。據相關數據，四臺NIL設備組成的集群體積不及EUV光刻系統的一半，并可實現整體設備投資降低至EUV產線的約40%。

• 能效優勢明顯：EUV光刻依賴高功率的CO?激光器系統，整機功耗高達約1兆瓦，而納米壓印設備的功耗僅約為100千瓦，能耗降幅超過90%。

盡管納米壓印技術展現出十分可觀的發展潛力，但其在生產過程中的缺陷控制難度較高，仍是當前制約該技術大規模應用的主要瓶頸。

02 技術難點

模板是納米壓印的基礎，模板上任何微小缺陷都會被復制到所有晶圓上。模板本身對精度的要求很高，加上壓印過程的加熱/冷卻或紫外固化本身就很耗時，而脫模環節的軌跡控制若不精準，極易對脆弱且昂貴的模板造成刮傷，導致其使用壽命遠低于非接觸式的光學光刻掩模，從而顯著推高了量產成本。

對位精度不足則會直接導致器件良率難以提升。 由于納米壓印是物理接觸式壓印，其對位精度要求比光學光刻更為苛刻。業界傳統采用“粗動+微動"的兩級定位方案，但實際效果依然不盡人意，其根源在于傳統串級控制存在響應延遲與振動，且多個運動軸之間的微小相互干擾，會直接疊加到對位誤差中，難以實現在高速下實現納米級的穩定對準。為了解決這個問題，佳能推出的FPA-1200NZ2C 采用 "step-and-repeat"（步進重復）工作模式，每步只對一個芯片區域 (Die) 進行精確對準和壓印，而非一次性對整片晶圓對準后壓印。每個芯片對準需頻繁啟停，這要求運動平臺在具備高動態性能的同時保持納米級定位精度，給運動平臺帶來了新的挑戰。

03 地心方案

精密運動平臺作為納米壓印技術的核心部件，憑借其納米級運動精度，直接決定了壓印結構的成形質量與可靠性。它貫穿于壓印全過程，發揮著重要作用。

地心科技深耕半導體行業精密運動控制技術多年，積累了豐富的實際應用經驗。

1.在壓印過程中，無論是涂膠、基片定位，還是壓印對位與貼合，多軸精密運動平臺都可以實現其納米級精準定位，確保與模板精準對齊，提高圖案轉印精度；

2.在壓力控制與脫模環節，地心科技升降臺則可以精準控制壓印壓力，在脫模過程中實現平穩、精準分離，有效延長模板使用壽命。

在地心科技助力下，某微納制造技術企業引入XYT三軸壓印系統，顯著提升了其納米壓印設備的整體性能與最終壓印成品質量。該系統X、Y軸采用SMH225LM系列直線電機機械臺，平面度優于1μm；搭載RSML系列機械直驅轉臺，平臺X、Y軸雙向重復定位精度優于0.2μm，T軸精度優于0.5角秒。

更多適用產品

（1）SMH-V系列直驅升降臺

? 精密控制上下貼合過程，精準控制壓印壓力，在脫模過程中實現平穩、精準分離

? 配置靈活，可選不同行程與斷電自鎖功能

? 最小步進20nm，重復定位精度±200nm，定位精度±500nm

? 分辨率10nm，在位穩定性20nm（配置線性驅動器，帶隔振實驗室環境）

（2）CFT-XY系列 XY直線電機機械臺

? 在壓印過程中，實現壓印對位與貼合的精準定位，提高轉印精度

? 雙軸四電機驅動，動態性能出色

? 結構緊湊，低側面高度，阿貝誤差小

?分辨率1nm，200mm*200mm和300mm*300mm行程可選

（3）ONEXY系列 XY直線電機機械臺

? 在壓印過程中，實現壓印對位與貼合的精準定位，提高轉印精度

? 電子分辨率1nm，最小步進小于20nm

? 豐富的行程選項，兼具大行程、高精度、重負載與低側向高度等優勢

? 開放式結構，易組成多種多軸配置

（4）Surface系列 平面氣浮

? 在壓印過程中，實現壓印對位與貼合的精準定位，提高轉印精度

? 高動態性能（截止頻率>330Hz）

? 雙驅軸、橫梁軸均采用空氣導軌的H型式結構

? 選用高精密零膨脹系數光柵反饋，膨脹系數低，受溫漂影響小

除了標準產品，地心科技更可基于客戶具體需求，在精度、軸數、行程等關鍵維度進行深度定制，為客戶提供全生命周期的精密運動控制服務，助力客戶項目高效落地。

面對納米壓印技術在缺陷控制與模板壽命等方面的現實挑戰，地心科技以高性能精密運動控制為核心，正在為NIL走向規模化量產提供關鍵支撐。未來，地心科技將繼續深化在納米級運動控制與系統集成方面的技術積累，攜手產業鏈伙伴，共同構建更穩定、更高效、更易推廣的納米壓印運動控制解決方案，為半導體制造注入新可能。