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.     

纳米压印胶专利技术研发态势

纳米压印胶是目前纳米压印技术研发的关键材料,对纳米压印的质量起到关键作用。该文从纳米压印胶的基本技术概况出发,分析阐述了当前纳米压印胶专利技术的专利申请态势、主要申请人和重点技术,梳理了该技术的发展脉络,绘制了技术演进路线图,并对技术发展趋势进行了预测。     

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。     

TiO_2光阳极有序微结构的纳米压印工艺

提出一种以常温紫外固化纳米压印技术实现定制化微结构TiO_2纳米晶岛薄膜制备的工艺,用于制备垂直于透明导电基底的TiO_2薄膜光阳极.混合TiO_2粉体、分散剂、乳化剂、酒精和光固化树脂等,制备可紫外光固化的TiO_2溶胶,并经步进压印形成宽度为3μm的具有离散纳米晶岛微结构的薄膜,经保压复型优化压印工艺后处理,保证了离散纳米晶岛微结构的高保真度.经600℃烧结去除薄膜中的掺杂物,退火至450℃后获得了定制化微特征的锐钛矿型TiO_2半导体薄膜.在N719染料敏化条件下,制备出了定制化微结构光阳极的染料敏化太阳能电池.AM1.5(0.1w/cm~2)光照条件下的测试实验结果表明,该电池的光电转化效率可达2.7%.此工艺有望应用于制备高稳定性固态或准固态电解质染料敏化太阳能电池.     

压印光刻对准中阻蚀胶层的设计及优化

针对高速旋涂造成标记区阻蚀胶薄膜覆盖不对称和压印曝光造成标记区薄膜聚合的问题，利用压印光刻压印曝光固化脱模的工艺原理，提出了用压印预处理标记表面薄膜来优化阻蚀胶层厚度和形貌的工艺方法．该方法采用下压力约束薄膜，使阻蚀胶在标记区的栅格间重新分布，从而削弱了覆盖膜的不对称性，获得了相应的薄膜厚度．采用旋涂厚度为1．1μm的覆盖膜对压印预处理工艺方法进行了试验，发现下压力大于0．48MPa时，薄膜结构具有较好的对称性，下压力为1．12MPa时，对准信号的对比度达到最大．试验结果表明，压印预处理对于压印光刻系统具有较好的工艺适应性，利用该方法优化标记区的阻蚀胶层不仅能够有效削弱覆盖膜不对称和压印曝光的影响，而且对准精度可满足100nm压印光刻的要求．     

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.     

基于TiN涂层/玻璃基体的热压印模板的制备与性能

对于热压印光刻而言,制备具有精确几何结构、良好耐磨损性能以及长使用寿命模板至关重要。在分析现有Si或SiO2模板使用性能基础上,提出了在TiN涂层/玻璃基体上制备热压印模板。首先采用直流磁过滤电弧在玻璃上沉积TiN薄膜,然后,通过聚焦离子束在薄膜上加工出最小线宽71nm的栅型结构,最后,使用所加工的模板,进行热压印实验,获得了良好的压印结果。实验结果表明,TiN作为模板材料可以获得高保真度的纳米图案,并且由于TiN比Si或SiO2具有更高硬度和强度,玻璃基体也具有很好的机械性能,由TiN/玻璃系统制备的压印模板的机械性能和使用寿命较之Si或SiO2基模板得到很大提高。     

高精度压印机压印轴的热误差分析

在压印光刻工艺中,针对压印机由于温度变化而引起的热误差,通过建立压印机压印轴有限元分析模型,对其温度分布进行了仿真计算.采用高斯求积法优化了温度传感器的位置和数量,选取了1个热源点和2个高斯点作为测温关键点,建立了压印轴测温点的温度变化与压印轴轴向热误差之间的线性计算模型,该方法可以预先确定测温点的数量和位置,避免了传统的从多个测温点中通过实验选择最优传感器数量和位置的方法.研究结果表明,有限元计算结果与实验中温度测量值之间的误差小于7 7%,仿真结果能准确反映压印轴温度场的分布情况,所建立的压印轴热误差模型的计算精度可以达到93%,因此获得了较高的计算精度.     

高精度压印机热误差补偿中温度变量的辨识

为了提高压印机在压印光刻工艺中的套刻对准精度，提出了采用因子分析方法来选取压印机热误差模型中的温度变量，根据变量之间的相关性分组后，再根据各变量与热误差之间的相关性在每一组中选取一个代表变量，最终将压印机上布置的温度传感器从15个减少到3个．在压印机温度测量关键点处建立了温度与模具在x、z方向热误差关系的数学模型，模型的热误差预测精度达到了98％以上．实验结果表明，该方法不仅保证了模型的精度，而且大大地减少了模型的计算时间，是一种在压印机热误差建模中选择温度测量关键点的有效方法．它不仅避免了热误差建模过程中的变量耦合问题，而且提高了模型的精确性，经过补偿，压印机的热误差在x、z方向都减小到200nm以内．     

厚层抗蚀剂光刻技术研究进展

厚层抗蚀剂光刻是一种制作深浮雕结构的微细加工技术。综述了近年来厚层抗蚀剂光刻技术的最新进展,从厚层抗蚀剂光刻工艺原理以及计算机模拟诸方面分析了该技术区别与传统光刻的一些特点,并对其应用的研究现状进行了总结,最后指出了进一步发展厚层抗蚀剂光刻技术的关键问题。     

紫外压印光刻中阻蚀胶残膜刻蚀工艺

针对紫外（UV）压印光刻在压印工艺过程中会产生阻蚀胶残膜的技术特点，采用以O2为反应气体来清除阻蚀胶残膜的反应离子刻蚀（RIE）工艺方法，研究了不同的反应气体流量、反应腔室压力、射频功率等刻蚀参数对刻蚀速率和刻蚀各向异性的影响，得到了刻蚀速率和刻蚀各向异性随各刻蚀参数的变化趋势图．实验结果表明，减小反应气体压力和气体流速可以降低刻蚀速率，提高刻蚀各向异性．通过对刻蚀参数的优化配置，当射频功率在200W、反应气体流速在30mL／min、反应腔室压力为0．6Pa时，刻蚀速率可以稳定在265nm／min，各向异性值可以达到13，因此实现了对压印图质形的高质量转移．     

应用于22nm及以下节点的极紫外光刻胶研究进展

极紫外光刻(EUVL)是最有希望用于22 nm及以下节点的下一代光刻技术,光刻胶的性能与工艺是其关键技术之一。EUV光刻胶应同时满足高分辨率、低线边缘粗糙度和高灵敏度的要求。回顾了应用于22 nm及以下技术节点的EUV光刻胶的发展现状和面临的挑战,介绍了EUVL对光刻胶的基本要求以及分辨率、线边缘粗糙度(LER)和灵敏度之间的平衡关系,阐述了LER的形成机理尤其是LER的降低,从产酸剂、吸收增强、分子尺寸的缩小、酸扩增、酸的各向异性扩散等材料设计方面总结了可能的光刻胶性能改进方案,探讨了EUV光刻胶未来的主要研究方向。     

应用于成像系统的高矢高透镜阵列制备

在移动掩模光刻技术的基础上,本文提出一种可用于成像系统的高矢高透镜阵列制备的二次光刻方法。二次光刻分别用于减小抗蚀剂表面粗糙度和借助移动掩模光刻制备高矢高透镜阵列。通过这种方法,我们成功制备了矢高254 mm的透镜阵列。透镜矢高约为传统移动掩模光刻技术制备透镜阵列矢高的二倍。进而,制备的透镜阵列被用于集成成像系统,获得了高质量的三维图像。这一结果很好的证明了该种二次光刻方法可用于成像系统高矢高透镜阵列的制备,具有较好的应用前景。     

Hydrothermal Synthesis of Ordered ZnO Nanorod Arrays by Nanosphere Lithography Method

Ordered ZnO nanorod arrays were hydrothermally synthesized on a patterned GaN substrate formed by a nanosphere lithography method. Firstly, polystyrene ( PS) na...     

200 nm gate-length GaAs-based MHEMT devices by electron beam lithography

GaAs-based metamorphic HEMTs （MHEMT） consist of GaAs substrates and InP-based epitaxial structure, and have the advantages of both InP HEMT＇s excellent performances and GaAs-based HEMT＇s mature processes. GaAs-based MHEMTs were applied to millimeter-wave low-noise, high-power applications and systems. The current gain cut-off frequency （fT） and the maximum oscillation frequency （fmax） are important performance parameter of GaAs-based MHEMTs, and they are limited by the gate-length mainly. Electron beam lithography is one of the lithography technologies which can be used to realize the deep submicron gate-length. The 200 nm gate-length GaAs-based MHEMTs have been fabricated by electron beam lithography. In order to reduce the parasite gate capacitance and gate resistance, a trilayer resist structure was used to pattern the T-gate resist profile. Excellent DC, high frequency and power performances have been obtained. FT and frnax are 105 GHz, 70 GHz respectively. The research is very helpful to obtain higher performance GaAs-based MHEMTso     

超微仿生扑翼飞行器压电双晶驱动器仿真与优化

为了设计高性能的超微仿生扑翼飞行器压电双晶驱动器,提出了结合正交试验与压电场、应力场等多物理场直接耦合有限元法,对微驱动器的结构、几何参数进行优化.根据正交试验表设计有限元仿真分析试验,对试验结果进行极差分析,得到各影响因素对驱动器弯曲角度指标影响的主次顺序,并获得了提高压电双晶片驱动器性能的最优化方案.仿真结果表明,多物理场优化方法大幅度提高了扑动角度,满足超微扑翼飞行器的设计要求.     

Design and fabrication of superconducting HEB mixer

This paper describes the design and fabrication of superconducting hot electron bolometer （HEB） mixer based on ultra-thin superconducting NbN films. The high quality films were epitaxially grown on high resistance Si substrates. The device was fabricated by magnetron sputtering, electron beam lithography （EBL）, reactive ion etching （RIE）, lithography, and so on. The device＇s resistance-temperature （R-T） curves and current-voltage （I-V） curves were studied. The results of THz response of the device are presented. Y-factor technique was used to measure the device＇s noise temperature. When the device was irradiated with a laser radiation of 2.5 THz, the obtained lowest noise temperature of the device was 2213 K.     

LIGA实验站的设计及应用

介绍了国家同步辐射实验室二期建设的LIGA实验站，研究了同步辐射光发散角对深度同步辐射光刻精度的影响；对深度同步辐射光刻扫描台的精度提出了理论要求；报道了深度同步辐射光刻、电铸和塑铸的实验结果．