整片晶圓納米壓印揭開式脫模及復(fù)合軟模具研究.pdf

1、微納電子技術(shù)、高性能玻璃、高性能顯示器件、生物檢測(cè)等領(lǐng)域?qū)Υ竺娣e微納特征結(jié)構(gòu)圖形化有著廣泛的市場(chǎng)需求，但是現(xiàn)有的微納制造技術(shù)難以高效、低成本、批量化實(shí)現(xiàn)大面積微納特征結(jié)構(gòu)圖形化。雖然納米壓印光刻技術(shù)已被認(rèn)為是當(dāng)前最具工業(yè)化應(yīng)用前景的微納米制造技術(shù)之一，但是大面積納米壓印受力不均、模具與非平整襯底共形接觸能力差、大面積納米壓印脫模困難、模具與壓印材料接觸區(qū)域氣泡缺陷等難題嚴(yán)重制約著納米壓印廣泛工業(yè)化應(yīng)用。因此，針對(duì)大面積納米壓印光刻技術(shù)現(xiàn)

2、有問題開展研究、提出新的壓印方法，以實(shí)現(xiàn)在大面積、非平整襯底表面高質(zhì)量、低成本的批量化制造微納米特征結(jié)構(gòu)，對(duì)于微納技術(shù)的發(fā)展有著重要意義。
　　針對(duì)大面積納米壓印目前所面臨的諸多難題，課題組基于整片晶圓納米壓印光刻工藝，利用復(fù)合軟模具進(jìn)行大面積非平整襯底納米結(jié)構(gòu)圖形化;并自主研發(fā)8英寸整片晶圓納米壓印光刻機(jī)(NIL-200)。針對(duì)該壓印方法，本文從揭開式脫模機(jī)理和規(guī)律、大面積共形接觸納米壓印復(fù)合軟模具、整片晶圓納米壓印設(shè)備參數(shù)優(yōu)化

3、以及壓印實(shí)驗(yàn)等四個(gè)方面開展研究。
　　脫模是壓印工藝的關(guān)鍵步驟，對(duì)于壓印圖形的面積、質(zhì)量、缺陷控制以及模具使用壽命有著重要的影響;揭開式脫模已經(jīng)被證實(shí)是實(shí)現(xiàn)大面積納米壓印最為有效的一種脫模方法?；诮佑|固體界面粘附能理論，建立了氣體輔助揭開式脫模力預(yù)估模型;基于應(yīng)變能法和脫模過程中能量守恒定律，建立了氣體輔助式脫模臨界脫模速度理論模型。利用ABAQUS工程數(shù)值模擬軟件，揭示了納米壓印工藝參數(shù)（脫模力、脫模角度、脫模速度）對(duì)揭開式脫

4、模的影響和規(guī)律。
　　基于復(fù)合軟模具大面積納米壓印是一種高效、低成本和批量化制造大面積微納米結(jié)構(gòu)的新方法，已經(jīng)被看作是最具有工業(yè)化應(yīng)用前景的微納制造技術(shù)。針對(duì)復(fù)合軟模具與非平整襯底共形接觸壓印，基于薄板彎曲理論，建立了復(fù)合軟模具變形理論模型。利用ABAQUS工程模擬軟件，揭示了模具幾何特征、材料屬性以及壓印工藝要素對(duì)于復(fù)合軟模具變形的影響及其規(guī)律。提出了大面積納米壓印復(fù)合軟模具設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。
　　在光刻機(jī)NIL-200的壓印過程

5、中，復(fù)合軟模具的彎曲變形決定著密閉氣腔室中模具與襯底的初始距離以及工作臺(tái)的上升高度，進(jìn)而對(duì)壓印設(shè)備關(guān)鍵參數(shù)的設(shè)置、壓印圖形的質(zhì)量以及圖形化面積有著重要的影響?；趶?fù)合軟模具在密閉氣腔室中的變形規(guī)律，利用ABAQUS工程模擬軟件，確定出復(fù)合軟模具與襯底的初始距離?；趶?fù)合軟模具與非平整襯底的共形接觸壓印，優(yōu)化出襯底與模具合適的接觸面。
　　基于復(fù)合軟模具與非平整襯底共形接觸壓印，通過壓印實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證大面積納米壓印復(fù)合軟模具研究以及壓印設(shè)