一、減法加工：從材料中“雕刻”出結構

 

減法加工是微納加工中歷史最久、應用廣的一類工藝，其核心邏輯是從塊體材料或薄膜材料中通過物理或化學方式去除不需要的部分，保留所需結構。

 

光刻技術是減法加工的典型代表。其基本流程包括：在襯底表面涂覆光刻膠，通過掩模版對特定區(qū)域進行紫外曝光，使光刻膠的化學結構發(fā)生變化，再經(jīng)顯影液溶解去除曝光或未曝光區(qū)域，從而將掩模版上的圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠層。隨后通過刻蝕工藝（如反應離子刻蝕、感應耦合等離子體刻蝕等）將圖形進一步轉(zhuǎn)移至下方的功能材料層。光刻技術的分辨率受限于光源波長和光學系統(tǒng)的數(shù)值孔徑，傳統(tǒng)紫外光刻的分辨率通常在百納米至微米量級。

 

電子束曝光技術則突破了光學衍射的限制。它利用聚焦電子束在抗蝕劑中直接“書寫”圖形，無需掩模版，分辨率可達數(shù)納米。但電子束曝光屬于串行加工，效率較低，適合掩模版制作和科研級小批量器件制備。

 

二、加法加工：從無到有“生長”出結構

 

與減法加工相反，加法加工通過逐層堆積或選擇性沉積材料來構建三維結構。納米壓印技術是一種兼具加法和等效特征的工藝——它通過模具在聚合物材料上壓印出納米級圖形，再通過紫外固化或熱固化將圖形固定下來。該方法具有效率高、成本相對較低的優(yōu)勢，在微光學器件和超構表面制備中應用廣泛。

 

立體光刻技術則屬于典型的加法加工，通過紫外光逐層固化光敏樹脂來構建三維結構。當激光焦點處的光強足夠高時，可激發(fā)雙光子吸收效應，使光敏樹脂在焦點體積內(nèi)發(fā)生聚合固化，從而實現(xiàn)百納米級分辨率的真三維加工。

 

三、應用領域與選型邏輯

 

微納加工技術的應用已滲透至多個學科領域。在集成電路制造中，光刻與刻蝕是核心工藝；在微機電系統(tǒng)領域，體硅工藝和表面微加工工藝用于制造微傳感器與微執(zhí)行器；在生物醫(yī)學工程中，微納加工用于制備微流控芯片、藥物遞送載體和細胞培養(yǎng)支架；在光電子領域，超快激光微納加工技術可實現(xiàn)從二維到三維的高精度加工。

 

選擇微納加工工藝時需綜合考慮分辨率要求、材料兼容性、加工效率、成本以及三維結構的復雜程度。沒有一種工藝能夠覆蓋所有場景，多工藝的協(xié)同使用往往是實現(xiàn)復雜微納器件制造的有效路徑。