机械制造与自动化专业《纳米压印技术》

基板
硅晶园
模版层沉积
二氧化硅 硅晶园
光阻
模
光阻涂覆/烘烤版硅晶园制来自备流程
电子束曝光
硅晶园
RIE蚀刻 光阻去除
硅晶园 硅晶园
二热压、印热的优压点及印存在技的术问题
优点：热压印具有方法灵活、本钱低廉和生物相容的特点，并且可以得到高分辨
率、高深宽比结构。
缺点：是需要高温、高压、且即使在高温、高压很长时间，对于有的图案，仍然
支撑滚轴
ETFE模板
涂胶滚轴
紫外光源 支撑滚轴
柔性底板 支撑滚轴
液体压印胶
紫外光源
刚性底板
目前，许多兴旺国家都把纳米压印技术列入重点开展领域，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。纳米压印技术在虽然起步很晚，但进展非常迅速，相信随着社会的 开展和进步，我国的在纳米压印技术上会更上一层楼。
硅晶圆 PMMA涂覆/烘烤
置入模版
对准/热压 脫模
光阻蚀刻 硅蚀刻
光阻去除
二、热压印技术
热压印关键工艺：模版的制备 压模的制作通常用高分辨电子束刻印 术制备，压模通常用二氧化硅、氮化 硅、金刚石等材料制备。具有:高硬度 、大压缩强度、大抗拉强度，可以减 少压模的变形和磨损;高热导率和低热 膨胀系数，使得在加热过程中压模的 热变形很小。
紫外压印工艺过程 准备纳米图案的模版，UV-NIL的模版材料必须使用可以让 紫外线穿透的石英； 硅基板涂布一层低粘度、对UV感光的液态高分子光刻胶； 在模版和基板对准充成后，将模版压入光刻胶层并且照射 紫外光使光刻胶发生聚合反响硬化成形； 然后脱模、进行刻蚀基板上残留的光刻胶便完成整个UVNIL。
硅晶园 底层涂覆/烘烤 紫外线硬化型 高分子 置入 透明模版
对准/压合/ 紫外线硬化
脱模
光阻/底层蚀刻
硅蚀刻 光阻/底层去除
四、滚轴纳米压印技术
纳米压印技术是不连续的生产工艺过程，难以进行大规模和大面积的生产，为了进行量产，出现一种 新的连续的纳米压印技术—滚轴式纳米压印技术。 滚轴式压印两种工艺: 一种是将掩模版直接制作到滚轴上，可以通过直接在金属滚轴上刻蚀; 一种是 利用弹性掩模套在滚轴上实现，滚轴的转动将图形连续地压入已旋涂好光刻胶 温度到达玻璃化温度 以上 的基板上，滚轴的滚动实现了压入和脱模两个步骤。
纳米压印方法：热压印〔T-NIL〕、紫外压印〔UV-NIL〕
二、热压印技术
工艺过程 制作具有纳米图案的模版； 硅基板上均匀涂覆光刻胶A为主要材料； 将硅基板上的光刻胶加热到一定温度，利用 机械力将模版压入高温软化的光刻胶层内， 并且维持高温、高压一段时，使热塑性高分 子光刻胶填充到模版内; 待光刻胶冷却固化成形之后，释放压力并且 将模版脱离硅基板； 最后对硅基板进行刻蚀，并去除残留的光刻 胶，即可在硅基板复制出与模版等比例的纳 米图案。
目 录
02 03
04
01
纳米压印技术简介 热压印技术 紫外压印技术〔UV-NIL〕
滚轴纳米压印技术
一、纳米压印技术简介
压印技术：其实并不神秘，古代四大创造之一的活字印刷术就是最初压印技术的原 型。通俗的说，压印就是把一个刻有凸凹图案的印章盖在橡皮泥上，然后在其上面 留下与章的图形相反的图案。
纳米压印技术：1995年普林士顿大学Stephen 教授提出。将具有纳米图案的模版又称 印章，在涂有抗蚀剂〔光刻胶〕的硅基板上等比例压印复制纳米图案。不同的是这 个过程所涉及到的图案大小在几个纳米到几十个纳米之间。
只能导致聚合物的不完全位移，即不能够完全填充印章的腔体。
存在的问题：在热压印中的热朔性高分子光刻胶必须经过高温、高压、冷却的相
变化过程，在脱模之后压印的图案经常会产生变形现象，因此热压印技术不易进
行屡次或三维结构的压形状印松。弛
表面黏着
Si
三、紫外压印技术〔UV-NIL〕
紫外压印：是一种在室温、低压环境下利用紫外光硬化高分 子的压印光刻技术，其前处理与热压印类似。