纳米压印技术概述与应用.pptxVIP

纳米压印技术

概述与应用;1995年，普林斯顿大学电机系华人科学家周郁（StephenChou）专家初次提出纳米压印（NanoimprintLithography，NIL）概念（其重要研发的是热压印），从此揭开了纳米压印制造技术的研究序幕。;纳米压印基于其机械压印原理，将具有纳米级尺寸图案的模板在机械力的作用下压到涂有高分子材料的衬底上，进行等比例压印复制图案的工艺。

其实质就是液态聚合物对模板构造腔体的填充过程和固化后聚合物的脱模过程。其加工辨别力只与模版图案的特性尺寸有关，而不受光学光刻的最短曝光波长的物理限制。具有防止使用昂贵的光源及投影光学系统，不受光学光刻的最短曝光波长的物理限制和工艺简便等特点，在下一代纳米图形加工技术中脱颖而出，引起了人们广泛的关注，其高精度、高辨别率、廉价的特点使其很也许成为下一代重要的光刻技术，一种重要的微纳米复制技术。

微型化是此后现代工业发展的必然趋势，从晶体管到集成电路，从微电子到微机械，从微米技术到纳米技术，导致了微系统的发展，研究人员开发出了直径只有1mm的微马达，指甲大小的微摄像头，豌豆大小的气相色谱分析装置，灰尘大小的军用探测器等微型设备，而微型化的基础就是微纳米加工技术。;通过二十数年的发展，纳米压印技术自身也发生了巨大变化，逐渐发展为热压印、紫外压印、微接触印刷以及滚动式压印等多种纳米压印方式。伴随纳米压印方式的变化，纳米压印光刻胶研究也发生了深刻变革，由原本单一的热塑性材料发展到热固性材料、紫外固化材料：其成分也由纯有机物质拓展至有机硅杂化材料、含氟聚合物材料等。由于省去了光学光刻掩模板和使用光学成像设备的成本而采用图形复制的加工措施，因此NIL技术具有低成本、高产出的经济优势。作为一种低成本的光刻技术，纳米压印技术将为纳米制造提供新的机遇。

纳米压印系统有着广泛的应用领域，如量子磁碟、DNA电泳芯片、生物细胞培养膜、GaAs光检测器、波导起偏器、硅场效应管、纳米机电系统、微波集成电路、亚波长器件纳米电子器件、纳米集成电路、量子存储器件、光子晶体阵列和OLED平板显示阵列等???米压印技术正逐渐成为微纳加工技术的一种重要方式。;如今，纳米压印光刻（NIL）已经从一种基于试验室的研究发展到一种强大的高容量制造措施，它可以满足当今制作微纳器件的需要，尤其是半导体技术日益复杂的挑战。纳米压印相较于光刻技术，这项技术拥有其独特的优势：

1、纳米压印在简朴3D微纳米构造图形的批量加工上有优势，我们一般所说的光刻技术都是基于二维平面的加工方式，虽然是我们可以通过后续的某些辅助工艺手段（如选择性刻蚀、热回流）来获得某些3D或者精确的说是2.5D构造（如金字塔构造、微针构造、微透镜构造等），不过这些手段的特点是可控性不高（或者说工艺窗口比较小）。当然我们可以使用类似激光或者电子束直写的的灰度光刻的方式来做某些闪耀光栅、菲涅尔透镜等构造，不过其难度仍然非常高、效率和加工风险也都异常高。;2、大面积简朴图形反复构造的加工、成本控制严苛，这里我们常见的简朴反复构造如：纳米柱阵列、孔阵列、光栅构造、六边形蜂窝构造等，这些构造的特点是单个图形加工难度不高，不过面积较大导致加工成本高，这个时候我们就可以通过制做纳米压印板子的方式来获得，并且纳米压印对成本的控制会非常好。;3、曲面上的微纳米构造加工，我们懂得既有的光刻技术几乎都是基于平面衬底的加工，不过我们在实际使用中往往会碰到需要在球面或者柱面上加工某些微构造，这对于光刻来说，不仅需要花很大的精力去研发工装夹具，也需要很大的成本去研究工艺问题。不过伴随纳米压印技术的发展，各家均有自己的软膜技术，软膜可以在某些曲率半径较大的衬底上做出微构造，也可以避开衬底上的某些颗粒缺陷等。此外，柔性衬底上的微构造加工也是纳米压印最大的优势之一。;纳米压印目前分类：

热压印(hotembossinglithography，HEL)；

紫外纳米压印(Uybasednanoimprintlithography，UV-NIL)；

微接触印刷(μm-contactprint，μCP)；

步进纳米压印；

激光辅助纳米压印；

滚轴式压印；

金属薄膜直接压印。;热压印工艺是在微纳米尺度获得并行复制构造的一种成本低而速度快的措施。由模具制备、热压过程及后续图案转移等环节构成，广泛用于微纳构造加工。首先，运用电子束直写技术(EBDW)制作具有纳米尺寸图案的Si或SiO2材料模板，在衬底上均匀涂覆一层热塑性高分子光刻胶(一般以PMMA为重要材料)，然后按右图环节进行。;9、热纳米压印环节;热纳米压印相对于老式的纳米加工措施，具有措施灵活、成本低廉和生物相容的特点，并且可以得到高辨别率、高深宽比构造。

热纳米压印的缺陷是需要高温、高压，且虽然在高温、高压下也需