相较于EUV光刻，纳米压印（Nanoimprint Lithography，简称NIL）另辟蹊径，通过物理压印结合材料固化的核心原理，显著降低了制程成本与能耗。然而，NIL技术在工艺过程中的缺陷控制方面仍面临较高挑战，制约了其进一步推广应用，精密运动平台或成为破局关键因素。

01 行业背景

图一：纳米压印流程 源自：佳能官网

自1995年由华裔科学家周郁教授提出纳米压印概念以来，该技术已逐步实现从实验室研究到产业化的跨越。日本佳能（Canon）已于2024年9月26日向总部位于美国德克萨斯州的半导体联盟——德克萨斯电子研究所（TIE）运送其最先进的纳米压印光刻系统FPA-1200NZ2C。该系统可实现最小14nm线宽的图案化，支持5nm制程逻辑半导体生产。今年8月，璞璘科技也推出了喷墨步进式的纳米压印设备并交付至国内特色工艺客户，标志着我国在高端半导体装备制造领域取得了重要进展。

图二：喷墨涂胶工艺流程 源自：璞璘科技

纳米压印技术之所以能够在一定程度上突破ASML在EUV光刻机领域的垄断，并获得市场认可，除了可以实现5nm先进制程之外，还具备以下突出优势：

• 成本显著降低：根据佳能估算，一套四模组J-FIL纳米压印设备的成本仅约为ASML EUV设备的十分之一。此外，纳米压印设备体积更小，更便于在研发等场景中部署。据相关数据，四台NIL设备组成的集群体积不及EUV光刻系统的一半，并可实现整体设备投资降低至EUV产线的约40%。

• 能效优势明显：EUV光刻依赖高功率的CO₂激光器系统，整机功耗高达约1兆瓦，而纳米压印设备的功耗仅约为100千瓦，能耗降幅超过90%。

尽管纳米压印技术展现出十分可观的发展潜力，但其在生产过程中的缺陷控制难度较高，仍是当前制约该技术大规模应用的主要瓶颈。

02 技术难点

图三：佳能NIL对位误差测量系统

压印模板的质量和压印过程的缺陷控制是制约纳米压印走向实际量产的关键因素。

模板是纳米压印的基础，模板上任何微小缺陷都会被复制到所有晶圆上。模板本身对精度的要求就极高，加上压印过程的加热/冷却或紫外固化本身就很耗时，而脱模环节的轨迹控制若不精准，极易对脆弱且昂贵的模板造成刮伤，导致其使用寿命远低于非接触式的光学光刻掩模，从而显著推高了量产成本。

图四：AMD相关产品图四：纳米压印脱模 源自：瀛赐基金

对位精度不足则会直接导致器件良率难以提升。 由于纳米压印是物理接触式压印，其对位精度要求比光学光刻更为苛刻。业界传统采用“粗动+微动”的两级定位方案，但实际效果依然不尽人意，其根源在于传统串级控制存在响应延迟与振动，且多个运动轴之间的微小相互干扰，会直接叠加到对位误差中，难以实现在高速下实现纳米级的稳定对准。为了解决这个问题，佳能推出的FPA-1200NZ2C 采用 "step-and-repeat"（步进重复）工作模式，每步只对一个芯片区域 (Die) 进行精确对准和压印，而非一次性对整片晶圆对准后压印。每个芯片对准需频繁启停，这要求运动平台在具备高动态性能的同时保持纳米级定位精度，给运动平台带来了新的挑战。

图五：纳米压印对准 源自：瀛赐基金

03 地心方案

精密运动平台作为纳米压印技术的核心部件，凭借其纳米级运动精度，直接决定了压印结构的成形质量与可靠性。它贯穿于压印全过程，发挥着不可或缺的作用。

地心科技深耕半导体行业精密运动控制技术多年，积累了丰富的实际应用经验。

1.在压印过程中，无论是涂胶、基片定位，还是压印对位与贴合，多轴精密运动平台都可以实现其纳米级精准定位，确保与模板精准对齐，提高图案转印精度；

2.在压力控制与脱模环节，地心科技升降台则可以精准控制压印压力，在脱模过程中实现平稳、精准分离，有效延长模板使用寿命。

在地心科技助力下，某微纳制造技术领先企业引入XYT三轴压印系统，显著提升了其纳米压印设备的整体性能与最终压印成品质量。该系统X、Y轴采用SMH225LM系列直线电机机械台，平面度优于1μm；搭载RSML系列机械直驱转台，平台X、Y轴双向重复定位精度优于0.2μm，T轴精度优于0.5角秒。

更多适用产品

（1）SMH-V系列直驱升降台

▶ 精密控制上下贴合过程，精准控制压印压力，在脱模过程中实现平稳、精准分离

▶ 配置灵活，可选不同行程与断电自锁功能

▶ 最小步进20nm，重复定位精度±200nm，定位精度±500nm

▶ 分辨率10nm，在位稳定性20nm（配置线性驱动器，带隔振实验室环境）

（2）CFT-XY系列 XY直线电机机械台

▶ 在压印过程中，实现压印对位与贴合的精准定位，提高转印精度

▶ 双轴四电机驱动，动态性能出色

▶ 结构紧凑，低侧面高度，阿贝误差小

▶分辨率1nm，200mm*200mm和300mm*300mm行程可选

（3）ONEXY系列 XY直线电机机械台

▶ 在压印过程中，实现压印对位与贴合的精准定位，提高转印精度

▶ 电子分辨率1nm，最小步进小于20nm

▶ 丰富的行程选项，兼具大行程、高精度、重负载与低侧向高度等优势

▶ 开放式结构，易组成多种多轴配置

（4）Surface系列 平面气浮

▶ 在压印过程中，实现压印对位与贴合的精准定位，提高转印精度

▶ 高动态性能（截止频率>330Hz）

▶ 双驱轴、横梁轴均采用空气导轨的H型式结构

▶ 选用高精密零膨胀系数光栅反馈，膨胀系数低，受温漂影响小

除了标准产品，地心科技更可基于客户具体需求，在精度、轴数、行程等关键维度进行深度定制，为客户提供全生命周期的精密运动控制服务，助力客户项目高效落地。

面对纳米压印技术在缺陷控制与模板寿命等方面的现实挑战，地心科技以高性能精密运动控制为核心，正在为NIL走向规模化量产提供关键支撑。未来，地心科技将继续深化在纳米级运动控制与系统集成方面的技术积累，携手产业链伙伴，共同构建更稳定、更高效、更易推广的纳米压印运动控制解决方案，为全球半导体制造注入新可能。