纳米压印光刻技术的研究

研究了一种新型的纳米结构制作方法——纳米压印光刻技术,该工艺通过阻蚀剂的物理变形而不是改变其化学特性来实现图形转移,其分辨率不受光波波长、物镜数值孔径等因素的限制,可突破传统光刻工艺的分辨率极限,论述了热压雕版压印工艺及其设备,实验表明,该工艺同时还具有高效率、低成本、大深宽比等优点。     

高保真度五步加载纳米压印光刻的研究

从理论上建立了压印光刻工艺中留膜厚度与压印力的关系，为压印预设曲线的建立提供了理论依据。基于液态光敏抗蚀剂在紫外光照射下发生光固化反应这一特性，对固化过程进行了详细的分析，建立了抗蚀剂的固化深度与紫外光曝光量之间的关系。在分析了现有压印工艺存在的问题后，提出了一个全新的压印工艺：高保真度固化压印，即包括特征转移-抗蚀剂减薄-脱模回弹力释放-保压光固化-脱模等压印过程。实验结果表明，高保真度固化压印过程与加载路线能实现复杂图形特征的复制，从而保证了压印图形的保真度，并可保证图形复制的一致性及适度留膜厚度，压印图形的分辨率可达100nm。     

压印工作台的纳米级自找准定位研究

针对分步压印光刻工艺超高精度的对准要求,论述了一套由光栅、驱动器及激光干涉仪构成的闭环超高精度自对准定位系统．为了消除外界干扰引起的激光干涉仪误差对整个系统精度的影响,系统采用粗精两组光栅和相应两组光强传感器来实现工作台三维位置度的检测．驱动环节采用宏微两级,相对于粗精两组光栅检测进行驱动,实现了分步式压印光刻的多点定位找准和多层压印的对准要求．为了提高在驱动过程中的定位精度和抗干扰能力,系统采用了精确模型匹配(EMM)算法,最终实现了在压印光刻工艺中,步进精度小于10nm、多层压印重复对准精度小于20nm的超高定位精度要求,使系统的整体定位找准精度控制在8nm以内。     

2008纳米压印光刻国际学术会议

2008年9月26～30日,我参加Obducat AB组织的纳米压印光刻学术研讨会。纳米压印光刻（Nanoimprint Lithography,NIL）是一种全新的纳米图形复制方法,目前压印的最小特征尺寸可以达到5nm,NIL较之现行的投影光刻和其他下一代光刻技术,具有高分辨率、超低成本（国际权威机构评估同等制作水平的NIL比传统光学投影光刻至少低一个数量级）和高生产率等特点,     

步进闪光压印光刻模具制作工艺研究

由于硅橡胶具有良好的自适应性和优异的脱模性,所以选取硅橡胶作为模具材料,并确定使用硅橡胶加石英硬衬作为压印光刻工艺的模具．分析了硅橡胶模具制作工艺中真空辅助浇铸的成型过程,以及交联固化反应过程的各个工艺参数对硅橡胶模具性能的影响,通过大量实验,具体分析了硅橡胶单体和固化荆配比、浇铸真空压力、固化温度及固化时间等工艺参数,并由此得到了优化的硅橡胶固化工艺参数,提高了硅橡胶模具的物理性能．实验表明,硅橡胶模具具有良好的自清洁功能,其表面图形完好,图形转移效果优异,完全能够满足300nm特征尺寸图形复型转移压印的要求。     

纳米压印光刻技术的研究与发展

介绍纳米压印光刻技术的研究现状和发展状况,分析常用的热压印(Hot Embossing Lithography,HEL)、紫外固化压印(Ultra Violet Nanoimprint Lithography,UV-NIL)及微接触压印(Micro Contact Printing,μ-CP)三种光刻的工艺过程。探讨纳米压印光刻方法的优缺点及影响压印图形质量的主要因素,旨在加深对纳米压印光刻工艺过程(模具制作、压印过程及图形转移)深层次的理解和认识,从而解决纳米压印光刻过程中存在的一些关键问题,为新型纳米压印技术的研究和发展提供必要的科学依据。     

压印光刻中高精度莫尔对准方法的研究

针对分步压印光刻工艺中多层套刻的高精度对准问题,提出一种应用斜纹结构光栅副实现x、y、θ三自由度自动对准的方法.光栅副分为4个区域,应用光电转换器阵列检测光栅副相对移动所引起的莫尔信号变化,通过电路系统处理可同时得到在平面x、y、θ三自由度的对准信号.驱动环节采用直线电机和压电驱动器作为宏微两级驱动,其分辨率分别为0.2μm和0.1nm,在激光干涉仪全程监测下,与控制系统一起构成闭环系统实现自动对准定位.实验结果表明,在多层压印光刻工艺中,实现了压印工作台步进精度小于10nm的高精度定位要求,使整个对准系统的套刻精度小于30nm.因此,应用这种莫尔对准方法可以获得较高的对准精度,同时能够满足压印100nm特征尺寸套刻精度的要求.     

浅析光刻设备与技术的发展

阐述了光刻设备技术的的发展,描述了浸没式光刻技术、纳米压印光刻工艺设备基本原理、技术优势,并展望几种光刻技术的前景。     

电子束纳米分辨率光刻

本文侧重分析电子束纳米光刻中的若干限制因素，包括电子光学系统中的象差、电子束与抗蚀剂的相互作用（散射与二次电子效应）、衬底条件等，并对已用于进行纳米分辨率电子束光刻中的一些方法进行了归纳，讨论了其应用前景．     

压印光刻对准中阻蚀胶层的设计及优化

针对高速旋涂造成标记区阻蚀胶薄膜覆盖不对称和压印曝光造成标记区薄膜聚合的问题，利用压印光刻压印曝光固化脱模的工艺原理，提出了用压印预处理标记表面薄膜来优化阻蚀胶层厚度和形貌的工艺方法．该方法采用下压力约束薄膜，使阻蚀胶在标记区的栅格间重新分布，从而削弱了覆盖膜的不对称性，获得了相应的薄膜厚度．采用旋涂厚度为1．1μm的覆盖膜对压印预处理工艺方法进行了试验，发现下压力大于0．48MPa时，薄膜结构具有较好的对称性，下压力为1．12MPa时，对准信号的对比度达到最大．试验结果表明，压印预处理对于压印光刻系统具有较好的工艺适应性，利用该方法优化标记区的阻蚀胶层不仅能够有效削弱覆盖膜不对称和压印曝光的影响，而且对准精度可满足100nm压印光刻的要求．     

TiO_2光阳极有序微结构的纳米压印工艺

提出一种以常温紫外固化纳米压印技术实现定制化微结构TiO_2纳米晶岛薄膜制备的工艺,用于制备垂直于透明导电基底的TiO_2薄膜光阳极.混合TiO_2粉体、分散剂、乳化剂、酒精和光固化树脂等,制备可紫外光固化的TiO_2溶胶,并经步进压印形成宽度为3μm的具有离散纳米晶岛微结构的薄膜,经保压复型优化压印工艺后处理,保证了离散纳米晶岛微结构的高保真度.经600℃烧结去除薄膜中的掺杂物,退火至450℃后获得了定制化微特征的锐钛矿型TiO_2半导体薄膜.在N719染料敏化条件下,制备出了定制化微结构光阳极的染料敏化太阳能电池.AM1.5(0.1w/cm~2)光照条件下的测试实验结果表明,该电池的光电转化效率可达2.7%.此工艺有望应用于制备高稳定性固态或准固态电解质染料敏化太阳能电池.     

冷压印光刻中高分辨率抗蚀剂的研究

在集成电路的冷压印光刻中，为了获得高分辨率抗蚀剂，着重对溶剂挥发固化型、化学交联固化型和紫外光照交联固化型材料，从复形分辨率、涂铺均匀性、脱模性、流动性、物理粘度、刻蚀比率、固化速度、固化方式和固化收缩率等方面进行了分析和研究。经过对比，得出低粘度光固化树脂具有薄膜厚度容易控制且均匀(误差为O．3％)、固化速度快(小于O．2min)和固化收缩率小(3％)等特性，其对冷压印光刻工艺的匹配性明显优于溶剂挥发固化型和化学交联固化型材料。因此，最终决定采用低粘度光固化树脂作为冷压印光刻工艺中的抗蚀剂。     

高精度压印机压印轴的热误差分析

在压印光刻工艺中,针对压印机由于温度变化而引起的热误差,通过建立压印机压印轴有限元分析模型,对其温度分布进行了仿真计算.采用高斯求积法优化了温度传感器的位置和数量,选取了1个热源点和2个高斯点作为测温关键点,建立了压印轴测温点的温度变化与压印轴轴向热误差之间的线性计算模型,该方法可以预先确定测温点的数量和位置,避免了传统的从多个测温点中通过实验选择最优传感器数量和位置的方法.研究结果表明,有限元计算结果与实验中温度测量值之间的误差小于7 7%,仿真结果能准确反映压印轴温度场的分布情况,所建立的压印轴热误差模型的计算精度可以达到93%,因此获得了较高的计算精度.     

Imprint Lithography at Room Temperature with Novolak Resin and Its Application

1 Results Imprint lithography[1] has attracted considerable attention from the viewpoint of low cost fabrication,because light exposure systems are not required. Up to now,polymethylmethacrylate (PMMA) films and hard molds were often used in imprint lithography.In this paper,we report on the successful demonstration of imprint lithography using novolak resin (OFPR-800),which is more suitable than PMMA for dry etching,and a soft mold such as a soft polyester sheet,which has a two-dimensional (2D) square ...     

高精度压印机热误差补偿中温度变量的辨识

为了提高压印机在压印光刻工艺中的套刻对准精度，提出了采用因子分析方法来选取压印机热误差模型中的温度变量，根据变量之间的相关性分组后，再根据各变量与热误差之间的相关性在每一组中选取一个代表变量，最终将压印机上布置的温度传感器从15个减少到3个．在压印机温度测量关键点处建立了温度与模具在x、z方向热误差关系的数学模型，模型的热误差预测精度达到了98％以上．实验结果表明，该方法不仅保证了模型的精度，而且大大地减少了模型的计算时间，是一种在压印机热误差建模中选择温度测量关键点的有效方法．它不仅避免了热误差建模过程中的变量耦合问题，而且提高了模型的精确性，经过补偿，压印机的热误差在x、z方向都减小到200nm以内．     

高精度步进压印机热误差的建模分析

为了消除由紫外光曝光所引起的步进压印机的热误差，以提高压印机的套刻对准精度，运用逐步回归分析法选取了压印机上温度测量点的数量，将压印机上布置的温度传感器从15个减少到6个，并建立了压印机温度测量关键点处的温度与压头在x、z方向热误差关系的数学模型．实验结果与模型计算结果的对比分析表明，模型的热误差预测精度在x方向可以达到899／6，而在z方向可以达到939／6．应用表明，该方法是一种在压印机热误差建模中选择温度测量关键点的有效方法，可避免热误差建模过程中的变量耦合问题，从而提高了模型的精确性．