释放保型软压印光刻工艺

针对压印过程中模具与晶圆密贴度和压印面积的矛盾,提出释放保型软压印光刻工艺。此工艺包括五步加载过程,可充分挖掘压印图型转印误差根源以及图型转印保真度与阻蚀胶留膜厚度的内在矛盾。通过目标载荷量的调节与控制将模具弹性回弹调整到紫外光固化步骤前,消除压印过程的内在矛盾,实现压印面积由2 cm2向8 cm2的提升,同时保证阻蚀胶留膜厚度的要求。基于创新的释放保型软压印工艺,一套低成本及结构简单的压印光刻原型机被设计构建,一系列压印结果证明应用此工艺的压印光刻机具有同场压印不同面积、特征尺寸结构图型的多次复制能力。     

一种提高压印光刻软模复制精度的方法

由于传统的光刻生产工艺有透镜光学极限性 ,压印光刻为集成电路的生产提供了一种新思路。在压印光刻中 ,模具的制造是重点。为了获得高精度的压印模具 ,在实验中着重从模具材料的选择、固化剂的添加量、真空压力大小、固化温度、固化时间等方面进行分析和研究。采用正交实验方式和数理方差分析 ,通过检测压印模具的平整度、一致性、特征尺寸及模具表面的固化收缩率等参数的变化 ,特别是模具的特征尺寸变化 ,得到了压印模具制作的最佳工艺组合     

压印模具的精密制造工艺优化研究

在压印光刻中，信息的复制是难点，而模具的制造是信息复制的途径。为了获得高精度的压印模具，在实验中着重从模具材料的选择、固化剂的添加、真空压力大小、固化温度、固化时间等方面进行分析和研究。通过分折模具的表面质量，得到了压印模具制作的最佳工艺组合。     

压印光刻工艺中光刻胶填充流变模拟与试验研究

压印光刻工艺中,为了实现高质量的压印复型,必须能够理解和预测压印载荷作用下光刻胶的流变填充行为。根据实际采用的光刻胶的特性,建立了基于粘性流体的光刻胶流变填充有限元模型,采用体积率法对光刻胶流场的运动边界进行追踪,研究模板特征几何尺寸、胶层厚度及及尺度效应对压印填充过程的影响及其作用机理。结果表明,光刻胶流变填充以单峰或双峰两种模式进行,模式的转变点可由特征凹槽宽度和初始胶厚度的比值来预测,并受表界面效应的影响;最有利于填充的特征深宽比约为0.8;最佳初始胶层厚度约为特征深度的2倍。进行了相应的压印试验,试验结果与模拟计算的结论吻合,说明仿真结果可信,可以作为压印光刻工艺中模板图形几何特征、胶厚以及模板表面处理的工艺设计依据。     

纳米压印光刻模具制作技术研究进展及其发展趋势

模具是纳米压印光刻(Nanoimprint lithography,NIL)与传统光学光刻工艺最大的区别所在,模具作为压印特征的初始载体直接决定着压印图型的质量,要实现高质量的压印复型,必须要有高质量的压印模具。不同于传统光学光刻使用的掩模(4X),纳米压印光刻使用的是1X模版,它在模具制作、检查和修复技术面临更大挑战。当前,模具的制作已经成为NIL最大的技术瓶颈,而且随着纳米压印光刻研究的日益深入以及应用领域的不断扩大,NIL模具的制造将变的越来越重要并面临着更加严峻的挑战。因此,模具的制造已经成为当前纳米压印光刻一个最重要的研究热点,纳米压印光刻发展的历史也是压印模具不断发展创新的历史。综述了当前国内外各种纳米压印光刻模具制作技术研究进展,并指出三维模具、大面积模具和高分辨率模具的制作、模具缺陷的检查和修复是当前及其将来最迫切的需求、最主要的研究热点和挑战。     

面向大面积微结构批量化制造的复合压印光刻

为了解决在大尺寸非平整刚性衬底和易碎衬底上高效低成本批量化制造大面积微纳结构这一难题,提出一种面向大面积微结构批量化制造的复合微纳压印光刻工艺。阐述了复合压印光刻的基本原理和工艺流程,通过实验揭示了主要工艺参数(覆模速度、压印力、压印速度、固化时间)对于压印结构的影响及规律。最后,利用课题组自主研发的复合压印光刻机,并结合优化的工艺参数,在3种不同的硬质基材(玻璃、PMMA、蓝宝石)上实现了微尺度柱状结构(最大图形区域为132mm×119mm)、微尺度光栅结构(最大直径为15.24cm的圆形区域)和纳尺度柱状结构(图形区域为47mm×47mm)的大面积微纳结构制造。研究结果表明,提出的复合微纳米压印工艺为大面积微纳结构宏量可控制备、以及大尺寸非平整刚性衬底/易碎衬底大面积图形化提供了一种全新的解决方案,具有广阔的工业化应用前景。     

宽范围高对准精度纳米压印样机的研制

传统的光学光刻技术由于受光波波长和数值孔径等因素的限制难于制作特征尺度小于100nm的图案.与传统光刻相比,纳米压印光刻的分辨率不受光的衍射和散射等因素的限制,可突破传统光刻工艺的分辨率极限,因而被认为是一种获得100nm以下图案较好的下一代方法.介绍了自行研制的具有高定位和对准精度的纳米压印样机.利用该样机压印出的纳米级光栅、微凸点阵列、微透镜阵列等纳米结构和微器件的图形质量均匀性良好.该工艺为实现低成本、大批量复制纳米结构创造了条件,在半导体集成电路、微光学、生物和化学分析等微纳结构和器件的制作中有着广泛的应用前景.     

纳米压印光刻中抗蚀剂膜厚控制研究

研究了纳米压印光刻匀胶工艺中抗蚀剂膜厚与抗蚀剂粘度、匀胶转速、匀胶时间和滴胶量之间的关系。实验研究表明,抗蚀剂膜厚与抗蚀剂粘度、匀胶转速和匀胶时间均呈幂指数关系;当匀胶转速达到一定值,匀胶时间足够大时,膜厚不再随匀胶时间变化而变化,存在最小厚度,即抗蚀剂膜厚与滴胶量无关。建立了抗蚀剂膜厚与抗蚀剂粘度、匀胶转速和匀胶时间之间的量化关系公式,实现了对抗蚀剂膜厚的控制。     

冷压印光刻工艺精密定位工作台的研制

冷压印光刻工艺是一种将模板图形翻制到硅片上的技术。为了获得高分辨率压印图形，为压印光刻机设计了一个精密定位工作台。精密定位工作台是压印光刻机的关键部件，它既能够保证模板-抗蚀剂-硅片结构间的接触均匀一致，并实现模板与承片台间的三个运动自由度，即沿z轴的直线运动和绕x、y轴的旋转运动(α和β)，又可以实现步进对准所需要的沿x、y轴的直线运动和绕z轴的旋转运动(θ)。设计中采用了柔性机械结构，消除了使用铰链连接所引起的间隙与摩擦等问题。压印实验结果显示定位系统在200mm的行程中，精密定位工作台定位精度达到8nm以内。实现了压印光刻工艺在集成电路制造中的高精度定位要求。     

我国纳米光刻技术研究取得突破

<正>不久前,中科院光电技术研究所微光刻技术与微光学实验室首次提出了基于微结构边际的LSP超分辨光刻技术。该技术利用微纳结构边际作为掩模图形,对表面等离子体进行有效激发,其采用普通I-line、G-line光源获得了特征尺寸小于30nm的超分辨光刻图形。据相关负责人介绍,传统的微光刻工艺采用尽可能短的曝光波长,期望获得百纳米甚至几十纳米级别的光刻分辨力。然而,随着曝光波长的缩短,整个光刻装备的成本也急剧上升。以目前主流的193光刻机为例,其售价为几千万美元。如此高昂的成本严重限制了短波长光源光刻技术的应用。     

基于差动莫尔信号的超高精度对正系统

为实现压印光刻中套刻对正超高精度的要求,采用基于斜纹结构光栅差动莫尔信号对正技术。利用光电接收器件阵列组合接收光栅产生的莫尔条纹信号,得到x,y方向的对正偏差信号。通过对基本莫尔信号和差动莫尔信号的分析对比,证明了差动莫尔信号具有更好的灵敏度,并在差动模式的基础上采用Chebyshev数字滤波器进行去噪,最终实现±20nm重复对正精度,达到100nm压印光刻的对正精度的要求。     

纳米压印光刻技术及其设备研制

介绍了热压印技术的工艺流程、设备研制等,从成本、生产能力等方面探讨了其作为标准生产技术所面临的挑战.介绍了使用具有100nm特征尺寸的5cm×5cm面积Cr模版在PMMA胶上的压印实验结果和试验装置.     

用多层掩模去除纳米压印工艺中的残胶

纳米压印工艺中的压印胶在固化后会发生聚合物的铰链,生成高分子聚合物,很难被一般有机溶剂清除,从而影响器件的性能.为有效去除压印残胶,提出一种利用多层掩模去除残胶的方法.该方法首先在基片和压印胶之间沉积一层50 nm的二氧化硅作为硬掩模;接着用纳米压印工艺将光栅图形转移到压印胶上,再用干法刻蚀将光栅图形转移到基片上;最后,放入BOE (buffered oxide etchant)中漂洗数秒以去除残胶.文中总结了刻蚀底胶时间对光栅占空比的影响,对比了经过多层掩模去残胶和传统去残胶的方法处理后的光栅形貌.电镜图片结果显示,采用本文方法经过漂洗的光栅表面残胶去除干净,形貌良好,其周期约为240 nm,深度约为82 nm.实验表明,多层掩模去残胶的方法不仅能够有效地去除刻蚀残胶,同时能够避免光栅形貌的损坏.     

纳米压印光刻技术综述

文章在阐述纳米压印工艺构成要素的基础上,对几种传统压印技术工艺及其工艺变种进行了简要介绍,总结出了纳米压印中所涉及的几个关键技术问题,并对纳米压印在集成电路制造中所面临的挑战进行了分析。     

基于热压印技术制备喷墨打印头腔室

为了解决光刻工艺容易导致高深宽比的腔室限流部堵塞且加工成本高的问题,文章提出适用于压电喷墨打印头的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)腔室结构的硅模具热压印制作方法.通过深反应离子刻蚀获得硅模具,研究了热压压力和温度对腔室复制精度的影响,优化了热压参数,最佳压印压力为2.0 MPa,压印温度为135℃.实验证明:该方法具有简单...     

微压印过程中抗蚀剂流动分析

为研究微压印过程中低黏度抗蚀剂流动状态对微压印成形精度的影响,对常温压印过程中抗蚀剂流动进行了有限元分析,系统研究了不同结构的模板占空比、宽厚比等压印工艺条件对抗蚀剂填充的影响,以及抗蚀剂流动对软模具的变形影响,得到了单双峰转换曲线及模具结构对抗蚀剂填充效率的影响曲线,从理论上分析了抗蚀剂流动特性,并进行了实验验证,进一步证明了仿真方法的可行性。     

电驱动微纳米模塑技术的成形机理及工艺参数影响研究

电驱动微纳米模塑技术较之常规压印光刻技术具有其独特的优势,其利用电场产生的Maxwell压强替代外部机械压力,实现对聚合物薄膜流变的有效驱动,可以避免压印光刻技术中机械压力引发的结构变形等问题,实现微纳米结构的保真复形。针对电驱动微纳米模塑技术中电场施加方式以及模具几何约束的差异,提出非接触式与接触式两种电驱动模塑成形方法,并采用理论分析、数值仿真以及试验等手段探究电场作用下聚合物的流变成形机理,分析电压、空气间隙和膜厚等工艺参数对复形模塑结构的影响,探讨非接触式与接触式两种电驱动微纳米结构成形方法的异同。研究结果表明,两种电驱动模塑技术都能有效避免常规压印光刻技术的不足之处,在无机械压力条件下实现微纳米结构的模板图案完整复型,但接触式电驱动微纳米模塑方式在图形复制精确性、成形效率和工艺可控性等方面更具优势,是一种具有广阔应用潜力的纳米结构图形化方法。     

常温微压印中抗蚀剂流动的研究及工艺优化

为提高微压印中抗蚀剂的复型精度,利用POLYFLOW,基于流固耦合方法对常温压印过程中抗蚀剂的流动进行了有限元模拟,系统地分析了抗蚀剂的初始厚度,留膜厚度,模具的深宽比,占空比,模具下压速度等因素对抗蚀剂流动填充的影响规律。搭建了压印的可视化实验平台,通过该平台对不同工艺条件(包括抗蚀剂的初始厚度,留膜厚度以及模具的下压速度)及软模具结构(深宽比,占空比)下抗蚀剂的流动填充过程及其填充形貌进行了实时观测,并与数值计算结果进行比较。结果表明,在不影响填充效率的情况下,采用低速下压(≤1μm/s)方式,在占空比0.375,深宽比2时,填充度可达到90%以上。仿真和实验验证了优化的压印工艺条件和模具结构。另外,本文还引入了增加模板特征高度预留量的概念,可进一步提高复型精度。     

一种高效率低成本制作微透镜阵列的方法

通常采用的多次掩模光刻和离子束刻蚀制作微透镜阵列的方法不但制作效率低,而且易产生较大的制作误差。提出了一种在硅基底聚合物薄膜上热压制作微透镜阵列的工艺方法,并利用自制的热压印设备进行了热压制作衍射微透镜阵列的试验,讨论了影响压印精度的温度和压力等工艺参数,对压印的衍射微透镜阵列进行了轮廓测试和部分光学性能测试。测试结果表明,压印制作微透镜阵列的复形误差小于10%,衍射效率高于90%,为高效率低成本制作微透镜阵列提供了一种新的方法。     

UV-LIGA技术在制作细胞培养器微注塑模具型腔中的应用

研究了细胞培养器微注塑模具型腔的制作方法.针对微注塑模具型腔的结构特点,采用UV-LIGA套刻技术,分别通过两次SU-8胶光刻和Ni的微细电铸制作了以合金钢为基底的微结构;然后利用掩膜腐蚀方法在铸层上腐蚀出微排气通道.对SU-8厚胶工艺过程中的溶胀现象、匀胶不平整和去除困难等问题进行分析,提出在掩膜板图形四周增设封闭的宽度为20μm的隔离带来减少图形四周SU-8厚胶体积,改善了该处胶模的热溶胀变形,使铸层的尺寸误差由原来的35μm降低到10μm,300μm高的微柱体侧壁陡直.隔离带的引入有效地提高了铸层图形的尺寸和形状精度.由于采用了刮胶的匀胶工艺和发烟硫酸去除SU-8胶的方法,消除了“边缘水珠效应”,彻底去除了SU-8胶.采用提出的方法可获得铸层质量好,与基底结合强度高的微注塑模具型腔.