纳米压印技术
纳米压印技术进展及应用
纳米压印技术进展及应用一、概述纳米压印技术，作为一种前沿的微纳加工技术，近年来在科研与工业界引起了广泛的关注。
该技术通过机械转移的方式，将模板上的微纳结构高精度地复制到待加工材料上，从而实现了对材料表面的纳米级图案化。
与传统的光刻技术相比，纳米压印技术不仅具有超高的分辨率，而且能够大幅度降低加工成本，提高生产效率，因此在微电子、生物医学、光学等众多领域展现出了广阔的应用前景。
纳米压印技术的发展历程可追溯至20世纪90年代中期，由美国普林斯顿大学的_______教授首次提出。
随着研究的深入和技术的不断完善，纳米压印技术已经逐渐从实验室走向了产业化。
纳米压印技术已经能够实现对各种材料的微纳加工，包括硅、金属、聚合物等，并且在加工精度和效率方面均取得了显著的进步。
在应用领域方面，纳米压印技术已经在半导体器件制造、生物医学传感器、光学元件制造等多个领域取得了成功的应用案例。
在半导体器件制造中，纳米压印技术可用于制造微处理器、存储器等微纳器件，提高器件的性能和可靠性；在生物医学领域，纳米压印技术可用于制造仿生材料、生物传感器等，为疾病的诊断和治疗提供新的手段；在光学领域，纳米压印技术可用于制造微纳透镜、光纤等光学元件，提高光学系统的性能。
纳米压印技术作为一种新型的微纳加工技术，具有广泛的应用前景和巨大的市场潜力。
随着技术的不断进步和应用领域的不断扩展，纳米压印技术将在未来发挥更加重要的作用，推动科技和工业的快速发展。
1. 纳米压印技术的定义与基本原理纳米压印技术，作为一种前沿的微纳加工技术，正逐渐在微电子、材料科学等领域展现出其独特的优势。
该技术通过机械转移的方式，实现了对纳米尺度图案或结构的高效、精确复制，为制备具有纳米特征的结构和器件提供了强有力的手段。
纳米压印技术的基本原理在于利用压力和热力学效应，将具有纳米结构的模具上的图案转移到待加工材料表面。
制备一个具有所需纳米结构的模具，这一步骤通常依赖于电子束或光刻技术等高精度加工方法。
NA芯片技术的原理与
需要突破传统的光学检测方法，探索电学、电化学等新型检测手段。
技术优势与限制
高度并行性
NA芯片可以实现高通量、高并行性的 检测，一次可同时分析多个基因或蛋 白质样本。
01
02
灵敏度高
通过优化探针设计和信号转换技术， NA芯片具有较高的灵敏度，能够检测 低浓度的生物分子。
03
快速简便
NA芯片操作简便，检测时间短，适合 用于临床诊断、生物安全监测等领域。
用。
02
NA芯片技术原理
工作原理
生物分子识别
NA芯片通过生物分子识别技术，将特定的核酸序列与芯片上的探 针进行互补结合，实现对目标分子的捕获。
信号转换与检测
捕获目标分子后，芯片上的信号转换器将生物分子信号转换为可检 测的电信号，通过检测设备进行定量和定性分析。
数据处理与分析
芯片检测到的数据经过处理和分析，可提供关于基因组、转录组和 蛋白质组等方面的信息。
根据规格书进行逻辑设 计，包括算法设计、电
路设计等。
布图设计
将逻辑设计转换为物理 版图，进行布局和布线
设计。
制造工艺
晶圆制备
将高纯度硅晶棒切割成晶圆， 进行表面处理和清洗。
薄膜制备
在晶圆表面沉积薄膜材料，如 氧化硅、氮化硅等。
刻蚀工艺
通过物理或化学方法将不需要 的薄膜去除，形成电路和元件 结构。
掺杂与镀膜
NA芯片技术还可以用于智能传感器中，实现对环境参数的快速检测和实时反馈，提高生 产过程的智能化水平。
案例四：物联网领域应用
物联网领域应用
NA芯片技术在物联网领域的应用主要涉及传感器节点、网络通信等方面。通过NA芯片 技术，可以实现物联网设备的智能化和互联互通，促进物联网的发展和应用。
纳米压印概念
纳米压印概念纳米压印是一种新兴的纳米加工技术，也被称为“纳米印刷”。
它利用纳米级的印刷技术，可以在纳米尺度上进行精确的图案制作和复制。
纳米压印技术是一种重要的制备纳米结构材料的方法，具有很高的潜力和广阔的应用前景。
纳米压印的原理是利用压印模具对待加工表面进行压力作用，通过控制压力、温度和时间等参数，将模具上的图案或结构传递到被压制物体上，形成纳米级的结构。
纳米压印可以实现高分辨率、高精度的图案复制，其制备的纳米结构材料具有优异的物理、化学和光学性能。
纳米压印技术可以广泛应用于纳米器件的制备和表面纳米结构的制作。
在纳米电子学领域中，纳米压印可以用于制备纳米级晶体管、纳米线阵列和纳米电极等元器件。
在光学领域中，纳米压印可以制备具有特定光学性质的纳米结构，用于制造光学元件、光子晶体和纳米光学器件等。
在生物医学领域中，纳米压印可以制备具有特定形态和功能的纳米生物材料，用于药物传递、细胞培养和生物传感器等应用。
此外，纳米压印还可以用于制备纳米级图形、纳米标记和纳米阵列等领域。
纳米压印技术具有很多优点。
首先，它可以在大范围内实现纳米结构的高效制备，具有高度的可扩展性和可重复性。
其次，纳米压印可以制备复杂多样的纳米结构，包括多层薄膜、纳米线和纳米孔等。
此外，纳米压印技术还可以在多种材料上实现纳米结构的制备，如金属、半导体和聚合物等。
最后，纳米压印技术相对于传统的制备方法，具有低成本和高效率的优势。
然而，纳米压印技术也存在一些挑战和限制。
首先，纳米压印的模具制备和维护成本较高，需要使用昂贵的设备和材料。
其次，在纳米压印过程中，材料的性质和变形机制会对纳米结构的形成和复制产生影响，需要仔细控制制备条件。
此外，纳米压印技术对材料的选择和性能有一定要求，不适用于所有材料和结构的制备。
纳米压印技术在科学研究和工业生产中都具有重要的应用价值。
在科学研究方面，纳米压印可以帮助研究者深入理解纳米尺度下材料的物理和化学特性，推动纳米科学的发展。
曲面微光学结构纳米压印制备技术研究
曲面微光学结构纳米压印制备技术研究引言随着科学技术的不断发展，纳米技术已经成为当今科技领域的热点之一。
纳米技术的应用领域非常广泛，包括能源、材料、医疗、环境等各个领域。
在光学领域，曲面微光学结构纳米压印制备技术是一种非常重要的制备方法，它可以用于制备具有微观结构的光学元件，具有重要的应用价值和研究意义。
一、曲面微光学结构纳米压印技术的概述曲面微光学结构纳米压印技术是一种利用模板对材料表面进行纳米压印制备微光学结构的技术。
该技术的特点是可以在曲面上制备微观尺寸的光学结构，具有成本低、制备速度快、适用范围广等优点。
在纳米压印技术中，模板具有非常重要的作用，它决定了制备光学结构的形状和尺寸。
模板的制备也是该技术的一个重要研究方向。
二、曲面微光学结构纳米压印技术的研究进展在过去的几十年中，曲面微光学结构纳米压印技术取得了较大的研究进展。
研究人员通过优化压印工艺参数、设计制备模板、改进材料特性等方法，提高了该技术的制备精度和制备速度。
还在该技术的应用领域进行了广泛的探索，如制备光学波导、微透镜阵列、表面等离激元结构等。
这些研究成果为该技术的进一步发展和应用奠定了良好的基础。
三、曲面微光学结构纳米压印技术的关键技术及挑战曲面微光学结构纳米压印技术的关键技术主要包括模板制备、压印工艺参数优化、材料特性改进等方面。
模板制备是该技术的核心之一，目前主要采用电子束或离子束刻蚀技术进行模板制备。
压印工艺参数优化也是该技术的一个重要研究内容，通过对温度、压力、速度等参数进行优化，可以提高制备的精度和效率。
材料特性的改进也是该技术的一个重要挑战，目前主要采用光敏聚合物或热塑性聚合物作为压印材料，但在一些特殊应用中，对材料的光学特性和耐热性有较高要求。
四、曲面微光学结构纳米压印技术的应用展望曲面微光学结构纳米压印技术具有非常广阔的应用前景。
在光通信领域，该技术可以用于制备微透镜阵列、光栅、波导等光学元件，有望在光学通信系统中发挥重要作用。
纳米压印技术的发展及分类
Thank you
光学光刻的分辨率受限于
纳米压印 • • • • 设备体积小 成本相对较低 生产效率高 容易制备高深宽比图案
纳米压印技术的发展历程 晶圆弯曲
2008, Wu, Wei, et al.
2006, Stephen Chou, et al.
气垫加压
2002, LJ Guo, et al.
逆向纳米压印
1999, Colburn, Matthew, et al.
根据固化方法不同，纳米压印可分为热固化、紫外固化 以及热-紫外同时固化 三种方式。其中，热固化最大的缺 点在于:模板在高温高压下，表面结构或其他热塑性材料 会有热膨胀趋势，这将导致转移图形尺寸的误差以及脱 模的困难。一般来说，特征尺寸越小，集成度越高，模 板与聚合物之间的黏合力越大，使得脱模越困 难。紫外 固化时间短，相应压力也较低，可以大大减小晶片变形 的几率和程度。同 时，模板的高透明性能够进行高精度 对准，特别适合半导体器件和电路制造。
The diagram of the microfluidic chip.
纳米压印光刻技术从原理上回避了昂贵的投影镜组和光学系统固有的物理限制，但因其属 于接触式图形转移过程，又衍生了许多新的技术问题，其中1 ∶ 1 压印模具的制作、套印精度、 模具的使用寿命、生产率和缺陷控制被认为是当前最大的技术挑战。 现在纳米压印的发展主要表现在以下三方面: (1) 超大规模集成电路图形化纳米压印光刻。针对纳米压印光刻成为下一代光刻技术的前景， 研发其工业化的核心工艺技术和装备关键技术。目前的该领域研究人员正致力于解决高分辨率 压印模版制造、模版寿命保障、图形转移缺陷控制、多层套印精度保证等核心问题。
Ref. Chou S Y, Krauss P R, Renstrom P J. Imprint of sub‐25 nm vias and trenches in polymers[J]. Applied physics letters, 1995, 67(21): 3114-
纳米压印在光伏器件中的应用
常见的光伏器件
•
硅光电池
太阳能电池
光敏二极管
光敏二极管结构原理图
三：纳米压印在光伏器件制造中 的应用
3.1太阳能电池发展现状：现在国内外的太阳能电池
行业都围绕着提高太阳能电池的光转换效率和减低 成本这两个目标展开工作。晶体硅高效太阳能电池
和各类薄膜太阳能电池也是全球新型太阳能电池的 研发热点。薄膜太阳能电池研究主要集中在非晶质 薄膜电池，碲化镉薄膜电池和多晶硅薄膜电池上。 而且现在已证明将纳米压印技术应用到太阳能电池 的制造中是提高太阳能电池的性能的有效方法之一。
3.2：利用纳米压印技术制造增透膜来提升 太阳能电池的性能
• 制造太阳能电池的材料通常具有较高的折射率，当太阳光入射到表面时，会 引起菲涅尔反射，造成太阳光的损失。据统计，在不使用防反射膜的情况下， 超过30%的入射光将会损失。因此，最大限度的减少反射从而提高效率一直 是一个重要的研究方向。
• 现在可以采用室温纳米压印技术，用铝氧化物膜作为掩模，采用UV纳米压印 技术（紫外固化纳米压印技术），将一种纳米尺度的多孔氧化铝掩模图案转 移到光刻胶上，从而使防反射膜具有蛾眼结构并将其应用到单晶硅太阳能电 池等多种太阳能电池中（图1）。这种有蛾眼结构的防反射膜可以在很宽的光 谱范围类有效地减少菲涅尔反射，使太阳能电池的损失减少。据实验计算， 这种放射膜的表面反射率将降到4%左右（图2），且在波长为425—— 1200nm间，可以提高太阳能电池19%的光电转换效率（图3）。
：热压纳米压印技术
热压纳米压印技术的基本步骤是：压印—— 脱模——反应离子刻蚀去残胶。具体步骤如 下：①压印——在衬底上涂覆一层聚合物材 料，再用印模在一定的温度和压力下去压印 聚合物涂层；②脱模——趁聚合物涂层仍然 软化将印模从中拔出；③反应离子刻蚀去残 胶——通过进一步的处理去除残留的聚合物 涂层，暴露出衬底材料的表面。
纳米压印技术
2.3 软模板压印（SCIL）
软模板压印技术主要是为了解决在大面积基底 上使用硬质石英模板实现大面积均匀压印这一问题
由于使用很低的压力，很难在 大面积基底上实现均匀的接触
采用常规（PDMS）软模在大面积的直接接触过程中 也需要一定的压力去产生形变来配合基底的 不平整表面，均匀接触和压力下模板的变形成为 一种不可调和的矛盾
1.3 关键工艺步骤
• 1.模板制造 • 2.压印过程（模板处理，加压，脱模过 程） • 3.图形转移过程 • 4.相关材料研究（模板材料，衬底材料， 纳米压印胶）
2. 纳米压印工艺
2.1 热压印
• 首先在某一衬底 上涂一层胶，然 后在一定温度， 一定压力下，把 模板用机械力压 在胶上，降温后 把模板脱出，形 成所需图案。
2.4 逆压印技术
把光刻胶涂在模板上，然后在压在衬底 上利用这种方法非常容易实现多层压印 2.5 滚筒压印技术 把压印技术和滚轴印刷技术结合起来， 实现几平方米面积高产量压印
2. 纳米压印技术应用领域及 前景
应用领域 1.光刻技术替代者 2.集成电路领域 3.光学领域
制作高密度亚波长光栅，应用在金属起偏器上； 制备光子晶体等
4.存储领域
希捷公司采用热压印技术制备高密度光盘位 存储器
5.生物领域
目前，许多发达国家都把纳米压印 技术列入重点发展领域，很多公司都 在投入大量人力、物力开展纳米压印 设备制造，模板制造以及纳米压印的 应用的。纳米压印技术在中国虽然起 步很晚，但进展非常迅速，相信随着 社会的发展和进步，我国的在纳米压 印技术上会更上一层楼。
纳米压印技术
主要内容
1.纳米压印技术简介
1.1 压印技术 1.2 纳米压印技术 1.3 纳米压印关键工艺步骤 2.纳米压印工艺 2.1 热压印技术 2.2 紫外光固化压印（步进-闪光工艺） 2.3 软模板压印技术（SCIL） 2.4 逆压印技术 2.5 滚筒压印技术 3.纳米压印技术应用领域及前景
纳米压印技术概述
随着科技的进步和发展，人们从理论和实验研究中发现，当许多材料被加工为具有纳米尺度范围的形状时，会呈现出与大块材料完全不同的性质。
这些特异的性质向人们展现了令人兴奋的应用前景。
而在开发超大规模集成电路工艺技术的过程中，人们已经开发了一些能够进行纳米尺度加工的技术，例如电子束与X射线曝光，聚焦离子束加工，扫描探针刻蚀制技术等。
但这些技术的缺点是设备昂贵，产量低，因而产品价格高昂。
商用产品的生产必须是廉价的、操作简便的，可工业化批量生产的、高重复性的；对于纳米尺度的产品，还必须是能够保持它所特有的图形的精确度与分辩率。
针对这一挑战，美国“明尼苏达大学纳米结构实验室”从1995年开始进行了开创性的研究，他们提出并展示了一种叫作“纳米压印”(nanoimprint lithography) 的新技术[1]。
纳米材料在电子、光学、化工、陶瓷、生物和医药等诸多方面的重要应用而引起人们的高度重视.一纳米材料的概述：从分子识别、分子自组装、吸附分子与基底的相互关系、分子操作与分子器件的构筑，并通过具体的例证加以阐述，包括在STM 操作下单分子反应有机小分子在半导体表面的自指导生长; 多肽-半导体表面特异性选择结合.生物分子/无机纳米组装体、光驱动多组分三维结构组装体、DNA 分子机器。
所谓纳米材料指的是具有纳米量级从分1~100 nm 的晶态或非晶态超微粒构成的分子识别走向分子信息处理和自组织作用的固体物质。
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。
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。
本文首先描述了纳米压印技术的基本原理，然后介绍了传统纳米压印技术的新进展，如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。
最后特别强调了纳米压印的产业化问题。
我们希望这篇综述能够引起国内工业界和学术界的关注，并致力于在中国发展纳米压印技术。
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摘要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等。
关键词:纳米压印；气压辅助压印；激光辅助压印；滚轴式压印AbtractTransfer of graphics is achived by oplical lithography for several decades in semiconductorprocess. The prodution capacity of 45 nm node has been formed. But now semiconductor industry is difficult to be developed according toMoore law because of the inherent limitations of oplical lithograhy. Nowelectron - beam directwriting, X - ray exposure and nanoimprint technology are the main technologies fornext generation graphics transfer technology. Nanoimprint technology has the advantages of high yield, lowcost and simple process. Introduce the traditional nanoimprint technology and its development, includinghot embossing lithography technology, ultraviloet nanoimprint,micro - contact nanoimprint.Key words:Nanoimprint lithography；Pressure-assisted nanoimprint；Laser-assisted nanoimprint；Roller-type nanoimprint- i -目录第1章绪论 (1)第2章纳米压印的技术方法..........................错误！未定义书签。
2.1 热塑纳米压印技术 (5)2.2 紫外固化纳米压印技术 (6)2.3 微接触压印技术 (8)2.4 纳米压印技术的新发展 (9)2.4.1金属薄膜直接压印技术 (9)2.4.2激光辅助压印技术 (10)2.4.3滚轴式纳米压印技术 (11)2.4.4“缩印”工艺 (12)第3章影响纳米压印图形精度的因素 (14)3.1 温度 (14)3.2 压印时间 (14)3.3 压力 (15)3.4 模版的抗粘性 (15)3.5 抗蚀层聚合物 (16)第4章纳米压印技术的产业化发展 (18)结论 (20)参考文献 (21)第1章绪论集成电路制程长期采用光学光刻技术实现图形转移,光刻技术的发展在集成电路更新换代中扮演着先导技术的角色,它直接决定了单个器件的物理尺寸。
光学光刻技术受限于工艺因子、光源波长和数值孔径,即著名的瑞利公式。
R=K1λ/NA （公式1-1）式中: k1—工艺因子；λ—入射光的最小波长；NA—数值孔径。
据此,可以从此三个方面提高光学光刻的分辨率。
光源从早期的g(436nm)和i(365nm)谱线光源到KrF(远紫外线248 nm) 、ArF(深紫外线193nm)和F2 (157 nm)等准分子激光光源,更有采用浸润式光刻变相缩短入射波长的新型浸润光刻机出现,且已经在45nm节点工艺形成产能。
数值孔径从早期的0.28 nm提高到最新报道的1.6nm,但数值孔径也不宜过大,因成像景深随数值孔径的减小呈平方减小,数值孔径过大,景深会大幅度减小。
通过改善照明条件和改进掩模设计,如光学临近效应校正、移相掩模和离轴照明等,可使工艺因子k1缩小,经过优化组合,甚至可使k1值接近0. 25 nm的极限。
随着半导体技术的发展,需要的光学光刻设备越来越复杂且昂贵,而且进一步的发展解决更低加工技术节点也越来越困难。
必须寻找新的图形转移技术才能保证半导体产业继续沿摩尔定律高速发展,在下一代图形转移技术中, 电子束与X射线曝光,聚焦离子束加工,扫描探针刻蚀制技术占有重要位置,而且近年都取得了重大技术进步。
但这些技术的缺点是设备昂贵,产量低,因而产品价格高昂。
商用产品的生产必须是廉价的、操作简便的,可工业化批量生产的、高重复性的；对于纳米尺度的产品,还必须是能够保持它所特有的图形的精确度与分辩率。
针对这一挑战,美国“明尼苏达大学纳米结构实验室”从1995年开始进行了开创性的研究,他们提出并展示了一种叫作“纳米压印”的新技术。
纳米压印是一种全新的纳米图形复制方法。
其特点是具有超高分辩率、高产量、低成本。
高分辩率是因为它没有光学曝光中的衍射现象和电子束曝光中的散射现象。
高产量是因为它可以象光学曝光那样并行处理,同时制作成百上千个器件。
低成本是因为它不象光学曝光机那样需要复杂的光学系统或象电子束曝光机那样需要复杂的电磁聚焦系统。
因此纳米压印可望成为一种工业化生产技术, 从根本上开辟了各种纳米器件生产的广阔前景。
纳米压印技术已经展示了广阔的应用领域。
如用于制作量子磁碟、DNA电泳芯片、GaAs光检测器、波导起偏器、硅场效应管、高密度磁结构、GaAs量子器件纳米电机系统和微波集成电路等。
纳米压印技术和其他光刻技术相比优势明显(高分辨率、高效益、低成本), 适合产业化批量生产,可望尽快突破几十纳米线宽IC制作的世界技术难题,具有强大竞争力, 从根本上展示了纳米器件生产的广阔前景。
因此,在经过多个国际学术和工业组织近10年的调查研究后, 纳米压印技术被国际半导体技术蓝图机构规划为下一代32nm节点光刻技术的代表之一。
第2章纳米压印的技术方法纳米压印技术最早由Stephen Y Chou教授在1995年率先提出,这是一种不同与传统光刻技术的全新图形转移技术。
纳米压印技术的定义为:不使用光线或者辐照使光刻胶感光成形,而是直接在硅衬底或者其它衬底上利用物理学的机理构造纳米尺寸图形。
纳米压印技术是一种目前在国际上引起普遍关注的具有超高分辨率的新纳米光刻方法, 可以在柔性聚合物等薄膜上形成分辨率小于10nm 的大面积三维人工结构。
纳米压印分为两步: 压印和图形的转移。
将模版与基片进行对准, 基片由硅片和聚合物形成的抗蚀层组成。
通常热压印中抗蚀层为传统光刻胶聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA) ,且压印前已经均匀固化在硅片上。
然后加压,使模版上的微细图形转移到抗蚀剂上。
最后进行脱模分离, 使模版与抗蚀层分离。
后续工艺为采用反应离子刻蚀(RIE)将残余层除去。
这就完成了整个压印过程。
传统纳米压印技术主要有三种:热塑纳米压印技术、紫外固化压印技术和微接触纳米压印技术。
2.1 热塑纳米压印技术热塑纳米压印技术主要的工艺流程:制备高精度掩模板,一般采用硬度大和化学性质稳定的SiC、Si3N4、SiO2 ,利用电子束蚀刻技术或反应离子蚀刻技术来产生图案；利用旋涂的方式在基板上涂覆光刻胶,常见的是PMMA和PS；加热至光刻胶的玻璃化转换温度(T g)之上50℃～100℃,然后加压(500kPa～1 000kPa)于模板并保持温度和压力一段时间,液态光刻胶填充掩模版图形空隙；降低温度至T g以下后脱模,将图形从模板转移到基片上的光刻胶；采用反应离子刻蚀去除残留光刻胶,就将图形转移到基板上。
为了减小空气气泡对转移图案质量的影响,整个工艺过程都要在小于1Pa的真空环境中进行。
压印过程如图2-1所示。
- i -图 2-1 热塑纳米压印技术工艺流程热塑纳米压印技术一个最主要的特点是需要将光刻胶加热到玻璃化温度之上,常采用加热板加热,此方法在加热的过程中会造成热量的散失；加热和降温的过程,会浪费大量的时间,不利于批量生产的需求。
中国台湾清华大学提出一种改进方法:利用频率27kHz超声波来直接加热光刻胶至其玻璃化温度,实验中获得了宽300nm,高500nm 的柱阵,这种改进可以将加热降温的过程缩短至几秒钟,有利于降低功耗、提高产量和降低成本。
还有报道称通过改进光刻胶性能,不用加热其至玻璃化温度,改型光刻胶HSQ可以在常温下加压(2451kPa)即能获得宽200nm,高100nm 的压印图案。
气体辅助纳米压印技术是对施压方式的改进,压印前将掩模和基板对准后固定再置于真空腔体内,再向腔体内充入惰性气体加压。
气体辅助压印技术有两个优点:一是真空环境可以使光刻胶中的气体顺利排出,减少光刻胶中气泡对图形质量的影响。
二是利用气体施压压力均匀,压力的大小可以用进气量的多少控制,避免了机械施压过程中承片台需要采用多自由度自适应校正的难题。
2.2 紫外固化纳米压印技术紫外固化纳米压印技术由德州大学C GWillson教授提出。
主要工艺过程：先制备高精度掩模板,而且要求掩模板对紫外光是透明的,一般采用SiO2材质作为掩模版；在基板上旋涂一层液态光刻胶,光刻胶的厚度为600nm～700nm,光刻胶要求黏度低,对紫外光敏感；利用较低压力将模板压在光刻胶之上,液态光刻胶填满模板空隙,从模板背面用紫外光照射,紫外光使光刻胶固化；脱模后用反应离子蚀刻方式除去残留光刻胶,将图案从模板转移到基板上。
压印过程如图2-2所示。
紫外固化纳米压印技术与热塑压印技术相比不需要加热,可以在常温下进行,避免了热膨胀因素,也缩短了压印的时间；掩模板透明,易于实现层与层之间对准,层与层之间的对准精度可以达到50 nm,适合半导体产业的要求。
但紫外固化纳米压印技术设备昂贵,对工艺和环境的要求也非常高；没有加热的过程,光刻胶中的气泡难以排出,会对细微结构造成缺陷。
生产中常常采用紫外固化纳米压印技术和步进技术相结合,形成步进式快闪纳米压印技术,工艺过程如图2-3所示。
该方法采用小模板分步压印紫外固化的方式,大大提高了在基板上大面积压印转移的能力,降低了掩模板制造成本,也降低了采用大掩模板带来的误差。
但此方法对位移定位和驱动精度的要求很高。
图2-2紫外固化纳米压印流程图 2-3步进式快闪纳米压印技术工艺流程2.3 微接触压印技术微接触压印技术有两种实现方法,分别为微接触纳米压印技术和毛细管微模版法。