低温纳米压印技术制备微纳图案的研究

纳米压印需要将聚合物加热到它的玻璃化温度以上,然后用印章压印使其复制印章图案.采用低玻璃化温度的SU-82000.1和Hybrane胶体转移图案,能够在低温、甚至室温下实现微纳图案的转移.采用的印章制备方法是聚焦离子束(FIB)直接在衬底上制备图案,从而避免了传统工艺中效率较慢的电子束加工和取消了反应离子刻蚀步骤;并且采用FIB方法可同时在衬底上制备微米、纳米尺度的图案.实验结果表明用FIB方法可以得到比较均匀致密的微纳米图案印章,经过低温纳米压印后可成功地实现微纳图案的复制.     

纳米压印技术

传统光学光刻技术的高成本促使科学家去开发新的非光学方法,以取代集成电路工厂目前所用的工艺.另外,微机电系统(MEMS)的成功启发科学家借用MEMS中的相关技术,将其使用到纳米科技中去,这是得到纳米结构的一种有效途经.纳米压印在过去的几年里受到了高度重视,因为它成功地证明了它有成本低、分辨率高的潜力.纳米压印技术主要包括热压印、紫外压印(含步进-闪光压印)和微接触印刷等.本文详细讨论纳米压印材料的制备及常用的三种工艺的工艺步骤和它们各自的优缺点.并对这三种工艺进行了比较.最后列举了一些典型应用,如微镜、金属氧化物半导体场效应管、光栅等.     

热压印技术制作纳米光栅

通过分析脱模过程的摩擦力,讨论了模具表面处理工艺与压模质量的关系,给出了降低脱膜过程摩擦力的工艺方法.实验结果表明,用类聚四氟乙烯膜作为脱模剂能大大减小模具表面与聚合物表面的摩擦力.研究了压模、脱模工艺参数对实验结果的影响,基于HEX-02塑铸系统,真空条件下,在压模温度为195℃,模压压强为8 MPa的环境下,利用热压印技术在PMMA薄膜上复制出周期为120 nm的纳米光栅.     

基于压缩气体施压的纳米压印技术研究

纳米压印技术是一种新型的纳米级图形转移技术,纳米压印过程中施压和加热是两个非常重要的工艺过程。文章中设计了新型纳米压印腔室,采用超声波加热代替传统加热方式,利用压缩气体产生的压力施压。超声波加热速度快,温度可控。压缩气体施压压力均匀、设计简单。     

纳米压印光刻技术

为了避免纳米压印光刻技术与光刻技术混淆，纳米压印光刻技术严谨的专业术语定义是：不使用光线或者辐射使光刻胶感光成形，而是直接在硅衬底或者其他衬底上利用物理学机理构造纳米级别的图形。这种纳米成像技术真正地实现了纳米级别的图形印制。     

纳米压印光刻技术--下一代批量生产的光刻技术

纳米压印光刻技术已被证实是纳米尺寸大面积结构复制的最有前途的下一代技术之一。这种速度快、成本低的方法成为生物化学、μ级流化学、μ-TAS和通信器件制造以及纳米尺寸范围内广泛应用的一种日渐重要的方法,如生物医学、纳米流体学、纳米光学应用、数据存储等领域。由于标准光刻系统的波长限制、巨大的开发工作量、以及高昂的工艺和设备成本,纳米压印光刻技术可能成为主流IC产业中一种真正富有竞争性方法。对细小到亚10nm范围内的极小复制结构,纳米压印技术没有物理极限。从几种纳米压印光刻技术中选择两种前景广阔的方法——热压印光刻(HEL)和紫外压印光刻(UV-NIL)技术给予介绍。两种技术对各种各样的材料以及全部作图的衬底大批量生产提供了快速印制。重点介绍了HEL和UV-NIL两种技术的结果。全片压印尺寸达200mm直径,图形分辨力高,拓展到纳米尺寸范围。     

纳米压印技术进展及应用

半导体加工几十年里一直采用光学光刻技术实现图形转移,最先进的浸润式光学光刻在45 nm节点已经形成产能,然而,由于光学光刻技术固有的限制,已难以满足半导体产业继续沿着摩尔定律快速发展.在下一代图形转移技术中,电子束直写、X射线曝光和纳米压印技术占有重要地位.其中纳米压印技术具有产量高、成本低和工艺简单的优点,是纳米尺寸电子器件的重要制作技术.介绍了传统纳米压印技术以及纳米压印技术的新进展,如热塑纳米压印技术、紫外固化纳米压印技术、微接触纳米压印技术、气压辅助纳米压印技术、激光辅助压印技术、静电辅助纳米压印技术、超声辅助纳米压印技术和滚轴式纳米压印技术等.     

纳米压印技术的最新进展

总结了纳米压印技术的最新进展,其中包括压印工艺、图形赋形方法以及纳米压印技术应用三方面最新的研究成果。在压印工艺的发展方面,大面积滚轴压印的发明最具有产业化意义,它不仅解决了常规平板压印很难大面积压印成型的困难,而且整个过程是一种柔性压印过程,降低了成本,提高了压印效率,但是最小特征尺寸还有待提高;在图形赋形方法的改进中,聚合物探针阵列技术集微米和纳米成型技术于一身,压印效率高,应用前景广阔;在压印技术应用的发展中,光伏电池、电子存储设备以及传感器等为纳米压印技术的应用提供了新的领域。     

纳米压印技术的工艺和图形精度研究

纳米压印技术通过压印实现了纳米结构的图形转移,具有分辨率高、效率高、成本低的优点。通过对纳米压印过程中影响图形精度的一些因素进行分析,提出了相应的解决方法。结合研制的NIL-01型压印机进行工艺实验,给出纳米压印工艺实验的结果,并对结果进行了分析。试验表明：考虑到影响压印图形精度的各种因素,采用镀有Cr的SiO2模版和NIL-01型压印机,用热压印技术可以压印出具有100nm特征尺寸的PMMA图形。     

纳米压印技术的研究进展

纳米压印技术由于具有操作简单、高分辨率、成本低、重复性高等优点,近年来受到国内外研究机构的高度重视.本文主要介绍了目前主流的几种纳米压印技术,并简要概述了纳米压印技术的研究现状和应用前景.     

Nanoimprint in PDMS on glass with two-level hybrid stamp

In this article we examine the use of two-level hybrid-material stamps and nanoimprint lithography (NIL) of poly(dimethylsiloxane) (PDMS) on glass substrates. A silicon/SU8 stamp manufacturing process has been developed, in order to combine nanometer and micrometer structures, thus avoiding complex deep etching processes. The stamp has been test printed in polymethyl methacrylate (PMMA) to demonstrate functionality. We describe polymer flow problems for imprinting large structures and identify optimized parameters, in accordance with previously published findings. The use of PDMS as imprint polymer was examined. Imprinting works well, however, large recovery after separation shrinks the micrometer channels substantially and renders the nanochannels useless. Glass substrates in combination with silicon stamps were used, evaluated and showed to work well at low temperature.     

基于纳米压印的超材料近红外吸收器的制备研究

超材料吸收器的高吸收率源于表面金属颗粒与介质层之间产生的局域等离激元共振以及由金属颗粒--介质层--金属反射层构成的微腔所导致的共振吸收。其吸收特性与金属颗粒的尺寸、形貌和介质层的材料和厚度密切相关。设计优化了一个在近红外波段1.2 μm处具有近完美吸收的超材料吸收器。以该设计为蓝图,利用纳米压印技术制备了一系列具有不同介质层厚度的器件,并利用红外反射谱定量研究了这些器件的吸收特性。实验结果证实,用纳米压印技术制备的超材料器件具有工艺可靠性好、加工精度高等优点。实验测得的吸收率变化趋势与理论预期相符,吸收率较高。     

一种新颖的制备聚合物光电薄膜的旋涂装置

设计了一种新颖的制备聚合物光电薄膜的旋涂装置.该设计在传统旋涂装置的基础了,通过增加聚合物溶液载台转盘法向进动功能,改进了聚合物溶液成膜质地疏松、致密度不高问题,减少了成膜过程中产业气泡等缺陷的几率.通过增加聚合物溶液载台转盘径向变轴功能,改善了聚合物薄膜径向厚度的均匀性,从而可以借助于旋涂法制备更大尺寸的薄膜器件.理论和试验结果表明,该项改进设计对提高聚合物光电薄膜的制备质量有一定的实用价值.     

基于软刻蚀技术的微三维结构加工方法研究

软刻蚀是通过表面带有图案的弹性模板来实现图案转移的图形复制技术,弹性印章是软刻蚀技术的核心。简单介绍了软刻蚀技术,使用SDS-3型电子束曝光机,采用重复增量扫描方式进行曝光,生成弹性印章的母版,将其硅烷化后用以制作弹性印章,再利用软刻蚀技术可进行微图形的复制,得到微三维结构。显影后得到轮廓清晰的三维结构,证明将电子束重复增量扫描曝光方式与软刻蚀技术相结合可为制作微三维结构提供一种简单、有效的低成本途径。     

纳米印刷光刻技术

介绍了纳米结构制作的一种新方法———纳米印刷光刻的基本原理、总体方案。该技术与其它微刻印技术相比,具有成本低、生产效率高、可批量生产、工艺过程简单等优点。介绍了SiC模板的制作方法、用纳米印刷光刻技术制作纳米结构的加工步骤及刻印结果。结果表明该技术可制作特征尺寸小于100nm的图形。本文还展望了其应用于微电子学等领域的前景。     

纳米压印光刻胶

光刻胶是纳米压印的关键材料,其性能将影响压印图形复制精度、图形缺陷率和图形向底材转移时刻蚀选择性。提出了成膜性能、硬度黏度、固化速度、界面性质和抗刻蚀能力等压印光刻胶的性能指标。并根据工艺特点和材料成分对光刻胶分类,介绍了热压印光刻胶、紫外压印光刻胶、步进压印式光刻胶和滚动压印式光刻胶的特点以及碳氧类纯有机材料、有机氟材料、有机硅材料做压印光刻胶的优缺点。列举了热压印、紫外压印、步进压印工艺中具有代表性的光刻胶实例,详细分析了其配方中各组分的比例和作用。介绍了可降解光刻胶的原理。展望了压印光刻胶的发展趋势。     

A Nanoimprint Lithography Hybrid Photoresist Based on the Thiol–Ene System

A novel hybrid resist for UV nanoimprint lithography (UV‐NIL) based on the thiol–ene photopolymerization is presented. Our system comprises mercaptopropyl polyhedral oligomeric silsesquioxane and benzyl methacrylate, with trimethylolpropane trimethacrylate as the crosslinker. The obtained hybrid resists possess a variety of characteristics desirable for UV‐NIL, such as low viscosity (6.1–25 cP), low bulk‐volumetric shrinkage (5.3%), high Young's modulus (0.9–5.2 GPa), high thermal stability, and excellent dry‐etch resistance. Based on these performances, the optimized components are evaluated as UV‐NIL resists. The result is a high‐resolution pattern with feature sizes in the range of 100 nm to several microns. The double‐layer resist approach is used for pattern transfer into silicon substrates. The excellent oxygen‐etch resistance of the barrier material enables a final transfer pattern that is about three times higher than that of the original NIL mold.     

A step-and-repeat UV-nanoimprint lithography process using an elementwise patterned stamp

Ultraviolet-nanoimprint lithography (UV-NIL) is a promising cost-effective method for defining nanoscale structures at room temperature and low pressure. To apply a large-area stamp to a high throughput step-and-repeat process at atmospheric conditions, we proposed a new UV-NIL process that uses an elementwise patterned stamp (EPS), which consists of elements separated by channels, and additive gas pressurization. The proposed UV-NIL process required just four imprints to press an 8-in. wafer. EPS features measuring 50-80 nm were successfully transferred onto the wafers. The experiments demonstrated that a 5 × 5-in.² EPS could be used with a step-and-repeat UV-NIL process to imprint 8-in. wafers under atmospheric conditions.     

Nanoimprint lithography resist profile inversion for lift-off applications

A method is described in which the tapered features that are inherent to nanoimprint lithography are inverted to allow successful lift-off. A mold of the relief is created by in-filling the imprinted resist with hydrogen silsesquioxane (HSQ) before selectively removing the resist with O₂ plasma. Nanoscale etch masks have been created by lift-off from the negative HSQ profile and used to create high-aspect-ratio structures in materials that are hard to plasma etch.