基于紫外光刻的滚动压印模具的研制

摘要

纳米压印技术是美国华裔科学家的Stephen Y.Chou教授于1995年提出的一种复制加工纳米尺度图案的技术。因其具有产品分辨率高，工艺灵活，加工周期短等优点而受到广泛关注与应用。1998年，滚动压印技术被进一步提出，它不但继承了平面压印的优点，还克服了其间隙生产的不足，具有可以持续复制、产量高的特点，因而具有广阔的应用前景。
　　滚动压印模具是滚动压印系统中的关键部件，本论文主要工作是基于紫外光刻进行滚动压印模具的研制。自行研制了一套适合圆柱面上加工制作微结构的提拉法涂胶装置、辅助曝光装置和微电铸镍装置，通过在圆柱面上涂覆一层均匀的光刻胶，然后通过紫外曝光在圆柱面上加工出光刻胶微结构，再通过电铸镍、去胶得到金属微结构，成功制作加工出滚动压印模具。并且将其应用到滚动压印系统中，成功压印出连续图形阵列。
　　在此过程中，重点对紫外光刻方法加工滚动压印模具的工艺进行了研究，包括圆柱面涂胶工艺、曝光工艺以及微电铸工艺的研究:1）采用浸渍提拉法在圆柱面上涂胶，并结合实验建立了数值模型，仿真了不同工况下的液膜轮廓。仿真计算得到的膜厚与实验结果有很好的一致性。最终通过多次提拉法提胶获得了一定厚度的均匀光刻胶膜层。2）对光刻图形加工误差进行分析，结果发现光的衍射效应是影响圆柱面曝光图形线宽的最大因素。而衍射主要由掩膜版与压辊间隙过大引起的。
　　通过本研究工作，证明紫外光刻加工滚动压印模具是可行的，并明确了影响微结构质量的因素，为后续进一步工艺优化研究提供了依据。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本论文的研究内容

第2章 滚动压印模具加工工艺路线设计

2．1 工艺路线选择

2．2 紫外光刻加工滚压模工艺过程

2．2．1 光刻胶的选择

2．2．2 涂胶方式的选择

2．2．3 曝光方式的选择

2．2．4 微电铸镍工艺

本章小结

第3章 实验装置的研制

3．1 提拉法涂胶装置的研制

3．1．1 设计方案

3．1．2 提拉法涂胶装置的运动控制

3．1．3 提拉法涂胶装置的误差分析

3．2 辅助曝光装置研制

3．2．1 平面图形复制到到圆柱面的误差分析

3．2．2 辅助曝光装置设计

3．2．3 辅助曝光装置的安装调试

3．2．4 辅助曝光装置的运动控制

本章小结

第4章 提拉法涂胶数值计算与实验验证

4．1 提拉法涂胶理论

4．2 提拉法涂胶数值模型与工艺过程仿真

4．2．1 仿真计算模型

4．2．2 结果分析

4．3 提拉法涂胶实验

4．3．1 实验方法及步骤

4．3．2 提拉法涂胶实验结果分析

本章小结

第5章 紫外曝光与微电铸镍实验

5．1 步进式曝光实验

5．2 实验结果分析

5．2．1 曝光时间对光刻图形的影响

5．2．2 不同线宽与间距的光刻图形

5．3 微电铸镍

5．3．1 微电铸镍理论厚度计算

5．3．2 微电铸工艺过程

5．3．3 微电铸实验结果分析

本章小结

第6章 总结与展望

6．1 结论

6．2 对未来工作的展望

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果