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研究制定纳米印刷技术的标准(附图)
2006年11月28日 9:44  来源:半导体国际  作者:Aaron Hand, Semiconductor International  

研究制定纳米印刷技术的标准(附图)    【慧聪网丝印特印行业频道】纳米印刷光刻技术能够广泛的采用各种高分子有机材料制造微米乃至纳米尺寸的器件。这项技术使用1X的模具,因此能够以较为低廉的成本制造光学器件、分子生物器件、微机电系统甚至也许能够成为32纳米节点乃至更先进半导体技术的主流制造工艺。其工艺难点在于高分子有机材料的流动性无法预测,这将降低压印工具的图形均匀性表现从而引起损失良率。

  结合实验数据和模拟结果,Georgia Institute of Technology和Sandia National Laboratories的科学家们已经确定了那些可以预测纳米压印光刻技术表现的关键工艺参数。经过他们三年潜心研究而提出的这套标准将有力的指导下一代纳米压印光刻技术研发工作的开展。按照这套标准而制定的工艺设计规则能够使纳米压印光刻技术更为经济的满足大批量的生产的需求,并且可以取代以往采用的反复试验的模式,快速、有效的进行高分子聚合物的评估工作。

    “这项工作把工程师对纳米压印技术的需求和实现手段合理紧密地联系在一起,” 乔治亚州工学院机械工程系助理教授William King在一次声明中说道:“我们已经提出了一套针对纳米压印技术的设计规则,不久的将来,在它的帮助下用户可以根据生产的需求准确的调整相关的工艺参数。”为了优化纳米压印技术的工艺表现,William King带领着他的研发团队在模具的几何形状、工艺条件、高分子聚合物的流变能力以及表面化学态等方面不断的进行着新的尝试。

研究制定纳米印刷技术的标准(附图)

研究制定纳米印刷技术的标准(附图)

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  正如在Journal of Vacuum Science Technology B和the Journal of Micromechanics and Microengineering中介绍的那样,King的研究团队将试验和软件模拟相结合,致力于对高分子化合物的流动机理进行研究。研究人员测定了纳米压印工艺的每一项可变参数,并详细的记录了每一次增量对设计规则的影响。他们在修剪不同的高分子聚合物形变所产生的影响、弹性应力的释放问题、毛细流动现象以及在填充不同尺寸和形状的压印模型空腔时粘性流的表现等方面进行了研究。

  尽管现在还有几个研究小组正在对纳米压印光刻技术中高分子聚合物的流动现象进行着研究,但是很多时候这趋于表面化,仅仅局限于为了收集数据而收集。King的研究团队的最新模拟结果表明他们的研究成果在先前发表的各类学术论文中处于领先地位。之所以能够取得这一成果,研究人员归纳为以下三个方面:改进几何尺寸、选取合适的高分子化合物以及优化毛细管数量。“由于我们已经涵盖了全部的设计规则,因此我们能够深刻理解工艺参数和成果之间的联系。”

  研究人员正在对微米和纳米尺寸的压印技术进行着研究,表面上看这似乎和制造大尺寸图形的物理学机理是一致的,但实际上这两者之间有着显著的差异。“对于压纹和纳米压印两种技术而言,理解并掌握它们在小尺寸领域的差异是十分重要的,”King说:“比如说,我们需要得到表面张力的梯度变化,因为这对于高分子化合物形成纳米尺寸结构而言将会是至关重要的一环。而在压纹设备的内部就可以形成高的压力梯度,但仅仅这样并不能说明压纹设备就能够满足我们的需求,因为相对于你希望得到的纳米尺寸的图形而言这压力大的有些过头了。”

  通过试验可以测得当压印模型空腔之间存在多大的差异时将会导致高分子化合物非均匀性的填充以及非局部性的流动等问题的产生。这无疑将为如何避免上述问题提供了解决方案。研究能够从根本上将特定的工艺参数和与其相应的工艺结果紧密地联系在一起。比如说调整关键的几何参数将能够预测高分子化合物的变形机制。通过试验研究人员还提出了一套全新的非尺寸测量方法---即“纳米压印毛细管数”测量法,使用这种测量方法可以预测流动机制,进而能够最终掌握高分子聚合物流动的详细情况。

  根据King 的介绍,通过精简纳米压印技术各项关键参数的设定,就能够对其他研究人员大量报告的结果给出解释。这项研究成果适用于任何一种遵循标准粘性流法则的高分子聚合物材料并且其压印图形的尺寸需要50纳米。下一步的研究工作将集中在优化模拟软件的算法,使其能够用于更为细小的图形领域。

 
 [关键词]:纳米印刷 光刻 纳米压印  发表评论    【推荐】 【打印

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