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1、机械制造系统工程国家重点实验室 微纳技术研究中心 1 国家自然科学基金委员会重大研究计划“纳米制造的基础研究”联合开发实验室 微纳技术研究中心 2 “纳米制造的基础研究纳米制造的基础研究”联合开放实验室简介联合开放实验室简介 国家自然科学基金委员会支持的【纳米制造的基础研究】重 大研究计划针对纳米精度制造、纳米尺度制造和跨尺度制造中的 基础科学问题，探索制造过程中能量、运动与物质结构和性能间 的作用机理与转换规律，建立纳米制造理论基础及工艺与装备原 理。重大研究计划支持下的研究工作往往涉及多个学科及技术领 域，需要使用价格昂贵的各类实验设备、软件和专业技能。国内 纳米制造相关的研究机构在实验室
2、软硬件资源上各具特色，但各 单位仅依靠各自的软硬件资源升级、增购等方式来支持不断更新 的纳米制造的研究任务，不是一条有效而经济的途径。因此，围 绕该重大研究计划的实施，联合国内纳米制造研究相关的特色实 验室资源、做到优势互补，形成制度性的开发共享运行机制，可 有效支持本重大研究计划支持下各项目的研究工作，极大提高资 助经费的效益，并促进各项研究的进展和深入。 联合实验室为网络化、实体方式运行的联盟组织。联合实验 室设轮值主任负责各成员实验室的日常运行、 提交运行评估报告、 负责组织本重大研究计划相关的实验技能交流、实验技术培训等 活动、联合实验室在软硬件设施、实验技能、实验发现、实验知 识等资
3、源方面向本重大研究计划各类资助项目研究人员开放共 享，有效支持本重大研究计划各类资助项目的实验研究工作的动 态需求。 联合实验室首批成员实验室 13 个， 共计开放及共享微纳加工 及测试设备 190 余台套，价值约 4 亿元。在国家自然科学基金委 员会及各成员实验室的大力支持下，联合实验室将努力为【纳米 制造的基础研究】重大研究计划的研究深入开展提供重要支撑及促进作用。 机械制造系统工程国家重点实验室 微纳技术研究中心 3 机械制造系统工程国家重点实验室简介机械制造系统工程国家重点实验室简介 机械制造系统工程国家重点实验室依托于西安交通大学，是 一个跨学科的实验室。1995 年利用世界银行贷款
4、建成，实验室占 地面积约 4 万平方米的实验大楼已启用。主要支撑学科是西安交 通大学的机械制造及自动化、系统工程和管理科学与工程学科三 个国家重点学科。 微纳研究中心实验室微纳研究中心实验室 机械制造系统工程国家重点实验室的微纳研究中心实验室， 以微纳制造作为学科的前沿方向进行建设，形成了以微纳压印、 MEMS 传感器、生物微制造为特色的研究方向。实验室拥有洁净 室 3000m2，百万元以上精贵设备 10 余台，30 万元以上中型设备 20 余台，企业级 MEMS 专业设计软件 Conventorware 一套。 实验室的大中型设备在满足实验室自身科研需要的基础上对 校内外开放服务，同时作为国
5、家自然科学基金委员会重大研究计 划“纳米制造的基础研究”联合开放实验室的主要成员，对该计划 支持的各项目提供实验支持与试验费用方面的大幅优惠。 研究方向与特色研究方向与特色 微压印技术 微压印光刻技术(Imprint Lithography)技术将具有纳米图案的模板以机 械力在涂布高分子光刻胶的硅基板上等比例复制的能力，其加工分辨率取 决于模版图案极限尺寸(Critical Dimension)，不受光学衍射极限的限制。微 米压印技术目前已经能够实现特征尺寸为 5nm 结构复型，该技术将为纳米 制造提供新的机遇，可应用于集成电路、生物医学产品、超高密度盘片、 光学组件、有机电子学、分子电子学等
6、广泛领域。 MEMS 与微型传感器技术 系列耐高温特种 MEMS 压力传感器及集成传感器，集中解决航空、航 天、兵器以及石油化工等领域测量技术中的耐高温、微型化、超高压、高 过载以及集成化等关键技术问题。项目研究获得国家发明技术奖 1 项、省 部级科技进步一等奖 3 项，相关技术获得国家发明专利 20 余项。 超快激光微纳制造技术 理论研究超快（飞秒、皮秒）激光与金属、半导体、绝缘体材料的相 互作用机理，实验探索超快激光加工不同类型材料时的尺寸、形状、形貌 特征及控制工艺方法，在此基础上开展以下几个方向的具体研究工作：超 快激光无重铸层微深孔加工与修复；金属材料、光伏材料表面高效织构化 技术；
7、纳米尺度结构的超快激光制造技术。 主要仪器设备主要仪器设备 Coventorware析软具有完全集成的 MEMS 设计环境， 可完成版图 设计，系统级仿真、结构有限元、微流体、静电力场分析等功能， 包含可复用的 IP 库，是目前最专业的 MEMS 商业软件之一。 国家自然科学基金委员会重大研究计划“纳米制造的基础研究”联合开发实验室 微纳技术研究中心 4 电子束光刻机电子束光刻机 设备型号设备型号：CABL-9000C 制造厂家制造厂家：CRESTEC 日本 仪器简介：仪器简介： 纳米光刻技术在微纳电子器件制作中起着关键作用,而电子 束光刻在纳米光刻技术制作中是最好的方法之一。 日本 CRES
8、TEC 公司为 21 世纪先进纳米科技提供尖端的电子束纳米光刻（EBL） 系统，或称电子束直写（EBD） 、电子束爆光系统。CABL-9000C 系 列 最 小 线 宽 可 达 8nm ， 最 小 束 斑 直 径 2nm ， 套 刻 精 度 20nm(mean+2)，拼接精度 20nm(mean+2)。 主要功能：主要功能： 此设备使用电子束作为束源，对电子束光刻胶进行曝光，使 之发生交聚或者降解反应，再经过显影，在光刻胶上制作纳米结 构。其优点在于可以根据设计版图，无需掩模版，利用电子束偏 转系统，直接在光刻胶上制作高分辨率的纳米图形。 此设备结合微电子工艺中图形转移技术(如 RIE、ICP
9、)、或者 Lift-Off 工艺，可以各种基材(硅、石英、族化合物)上制备 纳米图形。主要用于光学光刻掩模版、纳米压印模版制造。 技术参数技术参数 电子束光刻系统/电子束直写系统/电子束曝光系统 1. 最小线宽：小于 10nm（8nm available) 2. 加速电压：1-50kV 3. 电子束直径：小于 2nm 4. 套刻精度：20nm(mean+2) 5. 拼接精度：20nm(mean+2) 6. 加工晶圆尺寸：4-8 英寸(standard)，12 英寸(option) 7. 描电镜分辨率：小于 2nm 主要特点：主要特点： 1. 采用高亮度和高稳定性的 TFE 电子枪 2. 出色的
10、电子束偏转控制技术 3. 采用场尺寸调制技术，电子束定位分辨率（address size)可达 0.0012nm 4. 采用轴对称图形书写技术，图形偏角分辨率可达 0.01mrad 5. 应用领域广泛，如微纳器件加工，Si/GaAs 兼容工艺，研究用 掩膜制造，纳 米加工（例如单电子器件、量子器件制作等） ， 高频电子器件中的混合光刻（Mix & Match） ，图形线宽和图形 位移测量等。 机械制造系统工程国家重点实验室 微纳技术研究中心 5 双面对准曝光机双面对准曝光机 设备型号设备型号：350/NUV/DCCD 制造厂家制造厂家：ABM 美国 仪器简介仪器简介 截止到 2008 年 1
11、月，ABM 公司在世界范围售出了 500 多台 光刻机， 50 多台单独曝光系统。 著名的客户包括美国航天局 NASA 和 INTEL、哈佛大学、LG、美国海军实验室、菲利普、惠普、3M 等，ABM 在中国各地也拥有不同领域的客户，包括众多的工厂、 知名大学和研究所等。 主要功能主要功能 双面对准： 双 CCD 对准系统， 放大倍率 90到 600连续可调， 红外方式背面对准，600时可分辨 3m 图形； 曝光：350W 近紫 外光源，2 通道恒定光强控制器，6 英寸均匀光束，均匀性为： 2-3%(4)，3-5%(6)，光刻分辨率 0.6m； 其它：多尺寸真 空片托，适用于碎片及 2、3、4硅
12、片，55真空掩模板夹持器。 用于电子封装、光电设备、探测器、MEMS 和 MOEMS 设备显示 器。 技术参数：技术参数： 1. 光强均匀性 Beam Uniformity:：1m/min Uniformity 80:1 Sidewall roughness 15% Features ： 20m wide trenches Mask material SiO2 Mask undercut 2m/min Uniformity 15% Profile angle 903 SOI Etch 4Si wafer Etch rate 3m/min Profile angle 901 Notch at o
13、xide 0.3m/side Etch rate 2m/min Uniformity 30:1 Profile angle 901 Low ARDE Etch 4Si wafer Open area 15% 5m and 20m wide trenches Photo resist mask ARDE 90m，Z7.5m 2. 开环扫描管：XY5m, Z 1.5m 3. 样品尺寸： X-50 mm x Y-50mm x Z-18 mm 4. 电动 Z 轴载物台：Z 轴行程： 18mm 5. 光学系统： 摄像头： 轴线彩色 CCD，带电动变焦 6. 视场： 1.24mm x0.25mm (电动变
14、焦，10x 物镜) 7. 分辨率： 2m，标准 10x 物镜(50x 物镜0.75m) 8. 电子电路：20 位 DAC 控制器，100kHz、10v ADCs，数字反 馈器件 主要特点主要特点 1. 独有的闭环扫描控制，在开环噪声水平上提供三维精确测 2. 高分辨光学系统辅助精确探针定位 3. 快速更换探针, 开放的样品台设计使得使用更方便，更容易 4. 拥有所有 SPM 操作模式，为科学研究提供更高的应用灵活性 5. 卓越的信号读录与输入功能便于用户自己设计研究方法 设备图片 探针类型 (420nm) (700nm) (380nm) 3D 图形 高解析度的 C60H122相图 机械制造系统
15、工程国家重点实验室 微纳技术研究中心 17 原子力显微镜原子力显微镜 设备型号设备型号：CP-II 制造厂家制造厂家：Veeco 美国 仪器简介仪器简介 CP-II SPM 能够实现原子分辨率的扫描成像。 CP-II 扫描头使 用 ScanMaster 闭环线性扫描的专利技术，成像区域可达 9090 微 米。 系统配备整套的高放大倍数的彩色光学成像系统和自动 Z 轴 位移系统，方便用户快速、简便地进行区域定位、更换探针或样 品。完善的标准模式和高级模式的操作指南，以及大量的可选附 件和硬件确保了仪器的最大适应性。 主要功能主要功能 固体微结构测试，表面形貌，表面摩擦力影像分析，薄膜表面 粗糙度检测等，可广泛应用于物理、生命科学和材料科学等诸多 领域。 技术参数技术参数 1. 噪音控制： 1 2. 扫描范围：(x, y) 90m；(z) 7.5m 3. 实验尺寸：(x, y) 200mm；(z) 100mm 4. 光学镜头视场：530m(Max) 5. 20x, 50x 物镜 6. 分辨率：1.5m 主要特点主要特点 1. 非接触式和接触式两种工作模式 2. 具备表面形貌、表面相位分析、表面摩擦力影像分析、薄膜表 面粗糙度檢測、橫向力顯微技術、掃描穿隧顯微技術等功能 设备图片 微观形貌图观测 图形校正与测量结果举例 国家自然科学基金委员会重大研究计划“纳米制造的基础
