纳米压印光刻中的多步定位研究

在步进重复式压印光刻中，为了避免承片台支撑绞链结构间隙及微观姿态调整往返运动导致的表面材料不规则形变，建立了单调、无振荡、多步逼近目标位置的宏微两级驱动系统，并提出了径向基函数一比例、积分、微分（RBF-PID）及单调位置控制算法．控制结果证明，使用具有强鲁棒性的RBF-PID非线性控制模式，使得驱动过程呈现无超调、无振荡的单调过程，因此避免了由于系统微观振荡调节而引入的间隙误差和材料表面形变误差．此控制方式可使步进重复式压印系统的定位精唐左满足100mm行程驱动的前提下，达到小干10nm的定位枝术指标．     

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,     

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。     

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。     

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。     

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。     

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.     

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。     

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．     

纳米压印技术制备Si基GaN纳米柱图形化衬底

采用纳米压印和反应离子刻蚀技术,通过实验研究反应离子刻蚀时间与GaN纳米柱高度的相关性,成功地在Si基GaN衬底上制备出了GaN纳米柱图形化衬底。SEM表征分析发现在图形化衬底上所制备的GaN纳米柱形貌均匀、排列整齐;室温光致发光光谱分析发现GaN纳米柱图形化衬底与GaN材料相比带边发光峰出现2．1nm的红移,发光强度增强。研究结果表明GaN纳米柱内应力得到释放且具有光子晶体的作用。     

A novel method to mass-produce PDMS stamps based on nanoimprint

Soft lithography is a low-cost and convenient method for the forming and manufacturing of micro/ nanostructures compared to the traditional optical lithography. In soft lithography, poly（dimethylsiloxane） （PDMS） stamps with relief structures have been widely used to transfer patterns. The traditional fabrication approach of PDMS stamps is time-consuming since the master has been occupied during the curing process. By adding and repeating fast nanoimprint step, many intermediate polymeric molds can be produced from the master and these molds can then be employed to replicate more PDMS stamps while the time used is close to that of the common way. We demonstrated this idea by three masters which were made by the DEM （Deepetching, Electroforming and Microreplicating） and FIB （Focused Ion Beam） techniques. The photos show that the patterns on the PMDS stamps successfully duplicated patterns on the origin masters.     

纳米压印技术制备表面二维光子晶体发光二极管

研究利用纳米压印技术在氮化镓(GaN)基发光二极管(LED)表面制备二维光子晶体结构对器件出光的影响.利用聚合物(IPS)软模板二次压印技术,在样品表面形成较为完整的掩膜,通过感应耦合等离子体(ICP)刻蚀工艺分别在p-GaN层与ITO层成功制备了较大面积的光子晶体结构,结构周期为465nm,孔状结构直径为245nm.制成芯片后对样品进行测试,结果表明在LED表面制备二维光子晶体结构会导致LED芯片光谱峰值位置发生偏移,同时在p-GaN层制备二维光子晶体结构能够将LED芯片的发光强度提高39%,而在ITO层所制备的光子晶体结构并未对器件的性能有显著的改善.     

基于纳米压印技术制备200nm周期金自支撑透射光栅

采用纳米压印技术作为制备亚微米周期光栅图案的核心技术,并结合反应离子刻蚀,电子束蒸镀,微电镀,紫外光刻,湿法刻蚀成功制作了面积为5 mm×8 mm、周期为200 nm、占空比近1∶1的大面积金自支撑透射光栅.首先利用紫外光固化纳米压印技术和反应离子刻蚀在高分子胶层上复制出石英模板上的纳米光栅结构,然后用微电镀技术制备出金光栅.为了获得具有较深槽深的光栅图形,采用了纳米压印双层胶工艺体系.此工艺利用了纳米压印技术分辨率高、效率高的优点,并且可以制备出剖面陡直、对比度高的高分辨率纳米光栅线条.最后用紫外光刻,微电镀和湿法腐蚀制作出支撑结构,获得金自支撑透射光栅.     

压印光刻中模具空间位姿的识别及仿真

在纳米压印光刻中,为了减小模具与晶片的平行度误差,将精对正光栅标记的相对误差校正到半栅距范围之内,并建立了点光源映射的数学模型,对模具空间位姿的投影进行图像识别.在算法设计的基础上,建立了纳米压印光刻系统中的粗对正系统及其控制流程,通过仿真计算,可以将模型的转角计算精度控制在10-6rad以下,位置偏移量计算精度控制在1 nm以下,所建立的粗对正系统的检测精度可达到1μm以下,因此满足了压印光刻中下一步精对正系统的要求.     

鲨鱼皮微沟槽结构复制技术研究

表面具有大量微沟槽结构的鲨鱼皮具有良好的减阻效果,因此鲨鱼皮复制技术成为国内外减阻技术研究的热点之一.以鲨鱼表面微小盾鳞结构为复制模板,采用热压成型法和真空浇注法,分别在有机玻璃和不饱和树脂表面进行微结构复制,同时利用触针式轮廓仪和体视显微镜对不同材料和复制方法制备的仿生鲨鱼皮进行了对比分析.结果表明:相对于热压成型法,不饱和树脂作为复制模具材料,采用真空浇注法复制的液态硅橡胶仿鲨鱼皮,具有清晰完整的鲨鱼皮微沟槽结构,是一种较为可行的大面积高精度复制鲨鱼皮微沟槽的方法.     

光刻机镜头的结构设计与装配

介绍工作波长为193nm的投影光刻物镜的研制,对结构型式的确定和材料的选择以及加工装配工艺进行充分考虑,提出投影光刻物镜结构设计和装配方法.本文研制的镜头在光刻机中获得了广泛应用.     

接近式光刻衍射光场的快速计算机模拟

接近式光刻中一般采用柯勒照明系统,并采用蝇眼透镜形成多点光源均匀掩模面的光场分布.利用基尔霍夫衍射理论及多点光源的衍射光场非相干叠加方法,对光刻胶表面的衍射光场进行了快速计算机模拟,并与霍普金斯理论计算结果进行了分析比较.结果表明采用基尔霍夫衍射理论及多点光源的衍射光场非相干叠加的模型不仅快速而且也可以比较准确地模拟接近式光刻的衍射光场分布.