什么是纳米压印?
纳米压印技术(Nanoimprint Lithography, NIL)是一种基于机械压印原理的微纳结构复制技术,由美国普林斯顿大学周郁教授于1995年首次提出,其核心特点是不依赖光线或辐照使光刻胶感光,而是通过高精度模板将纳米级图案直接转移到压印胶上,具备超高分辨率、低成本、高加工效率、易量产的显著优势,被认为是有望替代传统光刻技术的下一代微纳加工手段之一。

苏州光舵微纳光栅结构 图源:苏州光舵微纳
其基本原理是利用纳米图形模板,在压力作用下使压印胶涂层充分填充模板的微纳结构,再通过热固化或紫外固化使压印胶定型,最后脱模实现纳米图案的精准复制与加工,这一过程也可以理解为“纳米级的印刷或盖章”。
纳米压印工艺包括纳米压印工艺包括热压法(T-NIL)、紫外线纳米压印光刻法(UV-NIL)。在AR眼镜表面浮雕光栅光波导的制造中,主流采用UV-NIL(紫外线纳米压印)工艺。
纳米压印主要工艺流程:
主要的流程:母版制备→子版复刻→光波导量产压印,由于硬质母版较为珍贵且不能大批量压印,因此需要制备柔性子版,且可以复刻多张,降低生产成本。
母版制备:采用光刻+刻蚀工艺将光栅图案加工到硅晶圆或者石英晶圆上,得到具有纳米级精度的硬质母版。
子版复刻:在母版表面旋涂UV固化型模板树脂,通过纳米压印技术贴合软膜并进行UV固化成型,形成与母版互补的光栅凸起结构,脱模后得到子版。重复制备步骤可复刻多张子版,以满足量产多工位需求。
量产压印:晶圆清洗后在表面旋涂高折胶水,通过纳米压印将子版与晶圆表面的高折胶水贴合,进行UV固化并脱模,完整的光栅结构就留在了晶圆上。

EV Group纳米压印流程 图源:EV Group
为什么在AR眼镜表面浮雕光栅光波导的生产中纳米压印会成为主流工艺?
在AR眼镜表面浮雕光栅光波导生产中,主流的表面浮雕光栅光波导方案有三种:
1. 光刻+干法刻蚀工艺
光刻技术就包括:电子束曝光(EBL)、深紫外曝光(DUV)两种。
电子束曝光(EBL)+干法刻蚀工艺:纳米压印母版制备
电子束曝光(EBL)的工作模式为逐点扫描,所以加工速度慢,加工成本也极高,因此该工艺很少会用来直接加工光波导的产品,而是较多用于纳米压印过程中的母版制备。
深紫外曝光(DUV)+干法刻蚀工艺:高端光波导的主流量产方案
该方案就受限于DUV设备昂贵而且购买困难,而且需要高精度掩膜版(Mask),加工成本高。但是生产效率高,精度高,可靠性好。
2. 纳米压印工艺:目前消费级AR眼镜主流量产方案
相比于前面介绍的光刻技术,纳米压印技术的成本更低,而且纳米压印设备相对便宜,工序简单,量产效率高。不受光学衍射限制,可加工直齿、斜齿、二维渐变等几乎所有齿形,设计自由度高。
3. 纳米压印+干法刻蚀工艺:用于加工直齿光栅,生成中高端光波导
该方案通过纳米压印和干法刻蚀的协同,无需复杂光学系统与高价掩膜版,实现成本(低于DUV方案),量产效率可观,产品可靠性好。
纳米压印成为主流工艺,核心是其完美适配AR光波导的加工需求,且相较其它工艺具备成本、效率、设计、量产等多维度的综合优势。

而纳米压印工艺的产业化落地,离不开核心设备与配套胶水的技术支撑,下面给大家整理了纳米压印设备与纳米压印胶水的供应商:
(排名不分前后,如有遗漏欢迎补充)
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供应商 |
设备/产品 |
| EV Group | 多功能紫外纳米压印设备 |
| 佳能 | 纳米压印光刻设备 |
| 苏大维格 | 辊对平纳米压印设备、辊对辊纳米压印设备等 |
| Obducat | 全/半自动纳米压印设备等 |
| Morphotonics魔光飞电 | 1.卷对板(R2P)纳米压印设备
2.专有纳米压印胶水 |
| 璞璘科技 | 1.步进式纳米压印设备、气压式纳米压印设备等
2.纳米压印胶水(折射率1.1-2.0) |
| 青岛天仁微纳 | 全自动纳米压印生产线、步进式纳米压印设备等 |
| 苏州光舵微纳 | 1.全自动纳米压印设备、紫外纳米压印设备等
2.纳米压印胶水(折射率1.3-1.7) |
| 吉佳蓝(无锡)科技有限公司 | 全自动纳米压印设备等 |
| 广东星空科技装备有限公司 | 步进式纳米压印设备等 |
| 普雨科技(苏州)有限公司 | 步进式纳米压印设备、全自动纳米压印设备等 |
| 苏州固益微纳科技有限公司 | 全自动纳米压印设备等 |
| Nanonex Corp | 步进式纳米压印设备等 |
| Pixelligent | 纳米压印胶水(折射率1.7-2.0) |
| DELO | 纳米压印胶水(折射率1.49-1.72) |
| Addisoncw | 纳米压印胶水(折射率1.7-1.96) |
| 宁波天璇新材料 | 纳米压印胶水(折射率1.7-1.95) |
| 首骋新材料 | 纳米压印胶水(折射率1.5-1.93) |
| 武汉尚赛光电科技 | 纳米压印胶水(折射率1.50-1.95) |
| NTT-AT | 纳米压印胶水(折射率1.6~1.9) |
纳米压印设备供应商:
1、EV Group:
EVG是纳米印刻光刻(NIL)市场领先的设备供应商。EVG一直致力于这项非传统光刻技术的研发,并已掌握NIL技术,将其应用于不断增大的基板尺寸的批量生产中。EVG的专有SmartNIL技术经过多年的研发和现场实践优化,能够满足传统光刻技术无法实现的纳米图案化需求。SmartNIL可提供卓越的保形压印效果,精度可达40纳米甚至更小。

EV Group多功能紫外纳米压印设备 图源:EV Group
2、佳能:
佳能(Canon)作为全球领先的综合影像与精密制造企业,依托自身在光学、精密控制、材料工程等领域的深厚技术积淀,以2014年收购美国MII半导体部门为契机,正式深耕纳米压印光刻(NIL)业务,致力于为全球半导体及微纳制造产业提供高效、高性价比的下一代光刻解决方案。

佳能 FPA-1200NZ2C纳米压印设备 图源:佳能
3、苏州苏大维格:
苏州苏大维格科技集团股份有限公司2001年10月注册,在大面积微纳三维光刻、纳米光刻、纳米压印、纳米结构功能化、功能材料的数字设计等方面,已形成显著特色和优势,系统提出并实现微纳制造领域原创基础技术、先进算法和重大工艺装备,打破对外依赖,成为微纳制造领域少数具有核心竞争力的创新性企业。

辊对平纳米压印设备 图源:苏州苏大维格
4、Obducat:
Obducat是一家创新的技术、产品和工艺开发者和供应商,专注于用于制造和复制先进微纳米结构的光刻技术。Obducat的产品组合包括纳米印刻光刻系统以及光刻和湿法处理系统。Obducat还基于其开发的专有光刻技术提供铸造服务。

全自动纳米压印光刻设备 图源:Obducat
5、Morphotonics(魔飞光电):(纳米压印设备+压印胶水)
Morphotonics成立于2014年,总部位于荷兰,是全球领先的大面积纳米压印技术公司,正引领着显示行业的变革。Morphotonics创新性的纳米压印技术能够精确地将透镜或棱镜等复杂结构添加到玻璃或薄膜等基板,为显示行业带来前所未有的精度与效率,助力生产任意尺寸、适用于任意显示的光学器件。
Cypris X600 platform是一个全自动模块化系统,集成了卷对板(R2P)纳米压印光刻技术与先进的喷墨打印技术,能够制造出可扩展、成本效益高且高性能的波导。

Cypris X600 platform 图源:魔飞光电

魔飞光电专有纳米压印树脂 图源:魔飞光电
6、杭州璞璘科技:(纳米压印设备+压印胶水)
璞璘科技成立于2017年,致力于成为全球知名的纳米压印高端微纳制造商,也是国内专业的纳米压印设备及材料研发能力的纳米压印技术制造商。公司自主研发了纳米压印核心技术,希望推进纳米压印技术的产业化应用,可以针对不同应用领域、场景与需求,璞璘科技可为用户提供量身定制的高针性纳米压印产品与技术服务。

PL-A 晶圆级真空气压式纳米压印系统 图源:璞璘科技
在材料上,公司拥有完整的纳米压印胶体系,包括半导体刻蚀材料、光学应用材料、结构传递材料、表面处理材料、模具复制材料等近三十多种纳米压印相关材料。其纳米压印胶折射率可达到1.1~2.0。
纳米压印胶 图源:璞璘科技
7、青岛天仁微纳:
青岛天仁微纳科技有限责任公司成立于 2015 年,是专业的纳米压印光刻设备和解决方案提供商。公司的核心竞争力是为客户提供纳米压印光刻整体解决方案。产品与服务涵盖纳米压印光刻相关的设备、模具、材料、工艺以及生产咨询服务。

全自动纳米压印光刻生产线 图源:青岛天仁微纳
8、苏州光舵微纳:(纳米压印设备+压印胶水)
苏州光舵微纳科技股份有限公司成立于2011年,致力于纳米压印设备及技术的研发及产业化推广应用,研发制作出多款纳米压印设备、配套工艺和耗材,并成功推出全自动量产型纳米压印设备,实现了产业化进展,在LED行业实现了对步进式光刻机的产业化替代,也具备有多款适用于AR光栅,微构光学器件制作的量产型纳米压印设备,且具备有干法刻蚀微纳结构器件的加工能力。

全自动纳米压印设备 图源:苏州光舵微纳
公司还研发生产了纳米压印耗材,其纳米压印胶折射率可达到1.3-1.7。

纳米压印胶水 图源:苏州光舵微纳

9、吉佳蓝(无锡)科技有限公司:
MGM Technology成立于2024年,是一家半导体设备专业企业,在无锡拥有先进的生产和科研基地。以等离子体蚀刻及纳米压印光刻(NIL)技术为基础,为高度化的半导体工程提供量身定做的(Customizing)蚀刻设备和纳米压印综合解决方案(材料、设备、代工服务),为尖端产业开辟新的可能性。

全自动纳米压印设备 图源:吉佳蓝
10、广东星空科技装备有限公司:
广东星空科技装备有限公司(简称“星空科技”,英文缩写“iStar”),iStar以精密机械、精密光电、精密运动、精密控制,以及复杂软件为核心技术,研制半导体、泛半导体、精密制造、新能源、生物医药等领域的创新装备。
iNS系列步进纳米压印设备具备自动对焦、自动对准、自动压印能力,可应用于玻璃母模、扇出压印、微透镜阵列、光波导镜片、MEMS等领域。

iNS系列步进纳米压印设备 图源:广东星空科技装备有限公司
11、普雨科技(苏州)有限公司:
普雨科技(苏州)有限公司成立于2024年7月,致力于将纳米压印半导体光刻设备及相关技术推向市场,为集成电路、半导体和泛半导体行业提供领先的微纳制造解决方案。

STPSENN步进重复式纳米压印光刻多功能平台 图源:普雨科技(苏州)有限公司
12、苏州固益微纳科技有限公司:
苏州固益微纳科技有限公司位于苏州高新技术开发区, 专注于为微纳光学器件以及其他纳米级微结构应用器件制造提供设备与可靠的晶圆级解决方案。
Bignano 系列纳米压印系统是一款基于精密纳米压印技术和自动化控制技术设计的大面积纳米压印设备。结合最新的纳米压印材料特性及压印工艺特点实现从柔性模具到玻璃基板的微纳结构压印。主要应用于大面积光栅及各种棱镜结构的压印。

Bignano 系列纳米压印系统 图源:苏州固益微纳科技有限公司
13、Nanonex Corp:
Nanonex 的使命是为广泛的市场以及微加工领域的专家和非专家提供易于使用的纳米压印光刻 (NIL) 工具和解决方案。Nanonex纳米压印光刻(NIL)解决方案可低成本、高通量、大面积地刻印3D纳米结构,分辨率可达10纳米以下,并能实现精确的套刻对准。

NX-3000 步进式纳米压印设备 图源:Nanonex Corp
纳米压印胶水供应商:
1、Pixelligent:
Pixelligent是可调谐、高折射率(RI)纳米晶体配方的领先制造商,其产品为下一代电子产品提供支持,包括扩展现实设备、OLED和MicroLED显示器以及传感器应用。
Pixelligent公司的高折射率(RI)PixNIL®配方,折射率范围为1.7至2.0,能让制造商打造出XR市场上大视场角(FoV)的波导以及机械性能稳定的产品。

Pixelligent纳米压印胶水 图源:Pixelligent
2、DELO:
DELO是国际领先的工业粘合剂制造商,总部位于慕尼黑附近的温达赫。DELO一直是定制化专业粘合剂的代表。提供全面的系统解决方案,以实现最高质量。从粘合剂到点胶再到固化,为客户提供一站式服务。
其光学材料匹配折射率范围(1.49 - 1.72)
DELO PHOTOBOND系列产品 图源:DELO
3、Addisoncw:
ACW 提供用于紫外纳米压印光刻 (UV-NIL) 应用的高折射率 LuxNIL®树脂。这些树脂是 PGMEA 溶剂中的有机/无机杂化树脂,适用于旋涂、卷对卷涂布或喷墨印刷,溶剂去除后可形成厚度为100nm至3μm的涂层,LuxNIL® 树脂在589 nm波长下的折射率为1.70至1.96。
4、宁波天璇新材料科技有限公司:
宁波天璇新材料科技有限公司,专注于高性能光学材料的开发和产业化。应用于衍射光波导的纳米压印胶,具备1.7,1.8,1.9,1.95的高折射率、高透光率等光学性能,具备良好的填充性,满足多种纳米压印结构,广泛用于晶圆级微纳光学器件加工。

宁波天璇新材料科技光栅结构 图源:宁波天璇新材料科技
5、首骋新材料:
深圳市首骋新材料科技有限公司成立于2014年,位于深圳,是一家国家高新技术企业。首骋提供折射率1.5到1.93纳米压印胶,用于AR光波导和汽车HUD。

首骋新材料科技光栅结构 图源:首聘新材料科技
6、武汉尚赛光电科技
武汉尚赛光电科技有限公司成立于2011年7月,专注为新型显示及半导体产业链提供关键有机电子材料和相关配套服务,为满足不同纳米压印光学器件的应用需求,开发了一系列高折纳米压印胶。具有高透过,高耐溶剂,低雾度,低热收缩等优点。折射率1.50-1.95之间。

武汉尚赛光电科技光栅结构 图源:武汉尚赛光电科技
7、NTT-AT
NTT-AT 即恩梯梯尖端技术株式会社,1976 年成立,专注光器件、纳米压印、光学网络等尖端技术研发与产品供应。NTT-AT生产的高折纳米压印胶具有高折射率、高透明性、低雾度、耐光性、耐热性、良好纳米压印性、良好粘着性、无溶剂等特点,折射率范围在1.6~1.9或更高版本。
小结:
目前,纳米压印技术凭借其高分辨率、低成本和高效率的优势,已成为消费级AR眼镜表面浮雕光栅(SRG)光波导的主流量产工艺,但高折胶的折射率和可靠性极大限制了纳米压印技术在AR上的发展。刻蚀工艺初始成本高于纳米压印工艺,导致Meta Orion、雷鸟X3 Pro等终端产品成本较高,但刻蚀工艺在提升光学性能、控制稳定性和一致性、材料与耐用性等方面具有优势,是表面浮雕光波导制备工艺升级方向。
素材来源各公司官网及网络综合整理



