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.     

纳米压印光刻中模版与基片的平行调整方法

概述了纳米压印光刻的原理，以及纳米压印光刻工艺中模版与基片的平行度对压印质量的影响，分析了国内外几种纳米压印光刻工作台的结构与特点，并对其优缺点进行了评价。     

基于光刻版的无留膜紫外纳米压印技术研究

针对纳米压印光刻技术中压印脱模后的留膜去除问题,提出了一种基于光刻版的无留膜紫外纳米压印技术.采用传统的光刻版作为紫外压印模版,由于模版上铬层的遮蔽作用.使得铬层下面的光刻胶不被曝光,从而可以轻易地被去除.实验结果表明,该技术综合了压印与光刻各自的优点,可以获得无留膜厚度的压印图形,省去了压印后的留膜刻蚀工艺.从而避免了由于留膜厚度不均匀所带来的过刻蚀或欠刻蚀的问题.     

一种基于空间光调制器的微透镜阵列制备技术

提出了一种基于空间光调制器的并行光刻制备微透镜阵列的技术。采用数字微反射镜器件输入光刻图形,结合热回流技术,制作任意结构和排布的微透镜阵列。无限远校正显微微缩光学系统的长焦深保证了深纹光刻的实现,热回流法提供了良好的表面光滑度。与传统逐层并行光刻和掩模曝光技术相比,提出的技术方案更加便捷灵活,特别适合制作特征尺寸在数微米至百微米的微透镜阵列器件。得到的微透镜阵列模版经过电铸转移为金属模具,利用紫外卷对卷纳米压印技术在柔性基底上制备微透镜阵列器件,在超薄液晶显示、有机发光二极管(OLED)照明等领域有广泛应用。     

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.     

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。     

SUSS光刻机实现大面积纳米压印光刻

<正>SUSS MicroTec,全球领先的三维、MEMS、先进封装、纳米压印设备供应商,于日前宣布,其手动光刻机,外加一个纳米压印的组件,即可对大面积图形重复进行亚50nm的压印。这项新技术名为"基板完整压印光刻"(SCIL),由荷兰埃因霍恩飞利浦研究所开发,通过技术协议转让给SUSS MicroTec。硬质模版纳米压印光刻(NIL)分辨率高,但面积小,软质模版压印面积大,但分辨率通常低于200nm,SCIL刚好弥补两者的缺陷。     

下一代光刻技术

介绍了下一代光刻技术的演变,重点描述了浸没式光刻技术、极端远紫外光刻技术、纳米压印光刻技术和无掩模光刻技术的基本原理、技术优势、技术难点以及研发,并展望了这几种光刻技术的前景。     

《国际半导体技术蓝图》(2005版)光刻部分解析

对2005年公布的《国际半导体就十时微蓝图》中光刻部分进行了介绍与分析,并与之前的版本进行比较,列出了光刻技术面临的挑战和潜在技术方案。最后指出,浸入式光刻、纳米压印、极紫外光刻和ML2将是未来几年重点研究对象。     

纳米器件的一种新制造工艺——纳米压印术

纳米压印术可以用于大批量重复性地制备纳米图形结构。此项技术具有操作简单、分辨率高、重复性好、费时少,成本费用极低等优点。本文介绍了较早出现的软刻印术的两种方法———微接触印刷法和毛细管微模制法。详细讲述了纳米压印术(主要指热压雕版压印法)的各步工序———压模制备、压印过程和图形转移,以及用于压印的设备、纳米图案所达到的精确度等,还简述了纳米压印术的另一方法———步进-闪光压印法。最后,通过范例介绍了纳米压印术在制作电子器件、CD存储器和磁存储器、光电器件和光学器件、生物芯片和微流体器件等方面的应用。     

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。     

纳米光刻对准方法及其原理

对准技术对光刻分辨力的提高有着重要作用。45nm节点以下的光刻技术如纳米压印等,对相应的对准技术提出了更高的要求。对光刻技术发展以来主要用于接近接触式和纳米压印光刻的对准技术做总结分类,为高精度的纳米级光刻对准技术提供理论研究基础和方向。经过分析,从原理上将对准技术分为几何成像对准、波带片对准、干涉光强度对准、外差干涉对准及莫尔条纹等五种对准方法。最后结论得出基于条纹空间相位的对准方法具有最好的抗干扰能力且理论上能达到最高的对准精度,而其他基于光强的对准方法的精度更易受到工艺涂层的影响。因此,基于干涉条纹空间相位对准的方法在纳米级光刻对准中具有很好的理论前景。     

Nanofabrication of gallium nitride photonic crystal light-emitting diodes

We describe a comparison of nanofabrication technologies for the fabrication of 2D photonic crystal structures on GaN/InGaN blue LEDs. Such devices exhibit enhanced brightness and the possibility of controlling the angular emission profile of emitted light. This paper describes three nano lithography techniques for patterning photonic crystal structures on the emitting faces of LEDs: direct-write electron beam lithography, hard stamp nanoimprint lithography and soft-stamp nanoimprint lithography with disposable embossing masters. In each case we describe variations on the technique as well as its advantages and disadvantages. Complete process details have been given for all three techniques. In addition, we show how high performance GaN dry etch techniques, coupled with optical process monitoring can transfer resist patterns into underlying GaN material with high fidelity.     

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。     

纳米压印制作半导体激光器的分布反馈光栅

分布反馈(DFB)光栅的制作是半导体激光器芯片的关键工艺,通过纳米压印技术在InP基片表面涂覆的光刻胶上压印出DFB光栅图形,并分别通过湿法腐蚀和干法刻蚀技术将光栅图形转移到InP基片上。所制作的DFB光栅周期为240nm(对应于1 550nm波长的DFB激光器),光栅中间具有λ/4相移结构。采用纳米压印技术制作的DFB光栅相对于通常双光束干涉法制作的光栅具有更好的均匀性以及更低的线条粗糙度,而且解决了双光束干涉法无法制作非均匀光栅的技术难题。相对于电子束直写光刻法,采用纳米压印技术制作DFB光栅具有快速与低成本的优势。采用纳米压印技术在InP基片上成功制作具有相移结构的DFB光栅,为进一步进行低成本高性能的半导体激光器芯片的制作奠定了良好基础。     

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。     

Large‐Area Nanoscale Patterning of Functional Materials by Nanomolding in Capillaries

Within the past years there has been much effort in developing and improving new techniques for the nanoscale patterning of functional materials used in promising applications like nano(opto)electronics. Here a high‐resolution soft lithography technique—nanomolding in capillaries (NAMIC)—is demonstrated. Composite PDMS stamps with sub‐100 nm features are fabricated by nanoimprint lithography to yield nanomolds for NAMIC. NAMIC is used to pattern different functional materials such as fluorescent dyes, proteins, nanoparticles, thermoplastic polymers, and conductive polymers at the nanometer scale over large areas. These results show that NAMIC is a simple, versatile, low‐cost, and high‐throughput nanopatterning tool.     

Metallic and dielectric photonic crystals with chiral elements by combined nanoimprint and reversal lithography in SU-8

We report a novel nanoprocess combining nanoimprint lithography and conventional lithography to fabricate metallic and dielectric nanophotonic crystals with chiral elements in SU-8. The previously developed nanoimprint process was modified for much smaller feature size. Four different types of nanophotonic crystals with different materials in both large and small dimensions are fabricated. The new proposed reversal lithography is used to fabricate one type among the above mentioned four. The success of reversal lithography provides a solution for near-field lithography to achieve nanosize structures with simple conventional lithography. Optical measurements of the laser polarization state from the fabricated photonic crystals indicate an optical chirality which distinguishes the chiral elements from other normal symmetric structures.     

Nanoimprint Lithography -A Next Generation High Volume Lithography Technique

IntroductionNanoimprint Lithography is a well-acknowl-edged low cost, high resolution, large area pattern-ing process. It includes the most promising methods,high-pressure hot embossing lithography (HEL) [2],UV-cured imprinting (UV-NIL) [3] and micro contactprinting (m-CP, MCP) [4]. Curing of the imprintedstructures is either done by subsequent UV-lightexposure in the case of UV-NIL or by cooling downbelow the glass transition temperature of the ther-moplastic material in case of HEL…