气体施压电磁脱模金属薄膜图形纳米压印技术研究

• 作 者: 罗康
• 机 构: 郑州大学
• 出 处: 郑州大学
• 发表日期: 2010年期

在半导体集成电路发展历史中,光刻技术的发展直接决定了单个器件的最小尺寸,保证半导体产业沿着摩尔定律发展。随着电子器件集成度的急剧提高,传统的光刻技术遇到了极大的困难,纳米压印技术应运而生。纳米压印技术因为其原理简单、精度高、成本低、产量高的优势而得到了飞速发展,2003年国际半导体蓝图将纳米压印技术规划为实现32nm节点的备选技术之一。　　
纳米压印技术实现的是纳米尺寸图案的转移,对实现工艺各步骤操作的要求极其精密,对设备精度的要求也非常高,纳米压印技术虽经过十几年的发展,设备、材料以及工艺过程的研究还处于不断探索创新阶段。模板材料的选择、模板制作工艺、光刻胶材料、图案转移过程中的光刻胶的加热技术、脱模工艺等都在研究过程中。在综合前人压印方法的基础上,提出了一种气压和电磁辅助相结合的金属薄膜纳米图案转移技术的新方法,并通过仿真证明了实验设计的可行性。　　
首先介绍了纳米压印技术最基本的三种方式,随后介绍了在纳米压印技术三种传统方式之上的改进技术,通过对各种工艺技术的介绍和比较,提出了一种新型的纳米压印技术方法。介绍了新纳米压印技术采用的模板选择原则,图案转移采用的金属铜的材料参数特性,熔融铜薄膜的激光加工原理及选择激光器的原则。压印过程中的施压方式采用完全气压实现,并利用工程仿真软件ansys讨论了气压施加过程和充气口位置大小的设置。证明与传统施压方式相比较,气体施压模板受力更均匀。脱模的过程也提出了利用电磁辅助的方式来实现脱模力均匀,通过理论计算和ansys仿真的比较证明设计可行性。最后根据纳米压印模型,利用流体力学数值积分的方法计算出在压印过程中所需的压力和压印时间及压印残留层厚度之间的关系,提出了试验中模板尺寸、压印压力、压印时间的优化设计。通过对各主要环节工艺原理的介绍、参数的选择、仿真和模拟计算比较证明,本文提出的纳米压印的新方法是可行的。