紫外納米壓印關(guān)鍵技術(shù)——圖形轉(zhuǎn)移層與模壓曝光工藝研究.pdf

1、納米結(jié)構(gòu)是研究納米科技的物質(zhì)基礎(chǔ)，隨著集成電路特征尺寸的不斷減小，傳統(tǒng)的光刻技術(shù)正面臨成本和工藝的重重困難，已成為當(dāng)今世界科學(xué)研究亟待解決的難題之一，納米壓印技術(shù)由此而生。納米壓印技術(shù)作為一種新的納米結(jié)構(gòu)加工制造技術(shù)，與其它光刻技術(shù)相比，具有加工精度高、工序簡單、生產(chǎn)效率高、成本低、適合產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的優(yōu)勢，有望盡快實(shí)現(xiàn)幾十納米特征線寬結(jié)構(gòu)的加工，進(jìn)而在集成電路、微細(xì)加工、生物傳感器、光學(xué)器件等應(yīng)用領(lǐng)域獲得重大突破，是國際學(xué)術(shù)界研究的前沿課

2、題之一。本文的研究正是在這樣的背景下進(jìn)行的，課題研究得到上海市納米科技與產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進(jìn)中心的資助，是上海市科技發(fā)展基金重點(diǎn)項(xiàng)目。 盡管納米壓印技術(shù)原理簡單、具有無法替代的優(yōu)勢，應(yīng)用前景廣闊，但由于納米壓印技術(shù)加工的對(duì)象是納米級(jí)圖形結(jié)構(gòu)，其操作對(duì)象極精密，所以工藝過程的每一步都對(duì)設(shè)備和操作有近似苛刻的要求，技術(shù)含量很高，且這項(xiàng)新技術(shù)本身尚處于發(fā)展前期，設(shè)備和工藝還在探索階段，有較多急需解決的技術(shù)難題，尤其是根據(jù)模板特征圖形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最

3、佳圖形轉(zhuǎn)移層厚度、確定相應(yīng)的紫外納米壓印技術(shù)圖形轉(zhuǎn)移層工藝、根據(jù)壓印過程中流體動(dòng)力學(xué)模型和紫外曝光固化理論確定相應(yīng)的紫外納米壓印技術(shù)模壓曝光工藝等；都是直接影響紫外納米壓印結(jié)果的關(guān)鍵技術(shù)。 本文首先介紹了這種極具應(yīng)用前景的新技術(shù)，對(duì)目前各種納米壓印工藝進(jìn)行歸納、分類，通過對(duì)不同工藝過程的深入比較，分析了它們的優(yōu)缺點(diǎn)并展望了各自的應(yīng)用前景，對(duì)其中最具代表性的，最有發(fā)展和應(yīng)用前景的紫外納米壓印進(jìn)行深入研究。全文以紫外納米壓印工藝為主

4、線，以紫外納米壓印關(guān)鍵技術(shù)為節(jié)點(diǎn)，對(duì)直接影響紫外納米壓印結(jié)果的關(guān)鍵技術(shù)——圖形轉(zhuǎn)移層工藝與模壓曝光工藝進(jìn)行了詳細(xì)理論和實(shí)驗(yàn)研究。本文基于流體力學(xué)理論建立優(yōu)化旋轉(zhuǎn)涂膠設(shè)備工藝控制參數(shù)的圖形轉(zhuǎn)移層數(shù)學(xué)模型，研究圖形轉(zhuǎn)移層厚度與轉(zhuǎn)速的關(guān)系，圖形轉(zhuǎn)移層厚度與旋轉(zhuǎn)涂膠時(shí)間的關(guān)系以及圖形轉(zhuǎn)移層厚度與滴膠量的關(guān)系，并進(jìn)一步研究圖形轉(zhuǎn)移層厚度均勻性與加速度和旋轉(zhuǎn)涂膠時(shí)間的關(guān)系。根據(jù)模板特征圖形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理的模板厚度，建立模壓過程中流體動(dòng)力學(xué)模型，根據(jù)模

5、板特征圖形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最佳圖形轉(zhuǎn)移層厚度，建立圖形轉(zhuǎn)移層厚度、殘留層厚度與模板特征圖形結(jié)構(gòu)三者之間的聯(lián)系。根據(jù)紫外曝光固化理論與圖形轉(zhuǎn)移層有機(jī)感光溶劑的特性，建立多波長入射光曝光固化模型，結(jié)合圖形轉(zhuǎn)移層工藝的圖形轉(zhuǎn)移層厚度，設(shè)計(jì)適用于紫外納米壓印技術(shù)的模壓曝光工藝。 通過大量實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了本文設(shè)計(jì)的圖形轉(zhuǎn)移層與模壓曝光數(shù)學(xué)模型的有效性和可行性。通過優(yōu)化圖形轉(zhuǎn)移層與模壓曝光工藝，得到的壓印結(jié)果圖案清晰、殘留層厚度均勻，50nm光柵結(jié)構(gòu)復(fù)