基于气体压缩式施压的纳米压印研究
随着大规模集成电路的推进和发展，集成度要求越来越高，特征尺寸急剧减小。伴随着特征尺寸不断减小的要求，传统光学光刻的分辨率受到了短波光源的选择、光的衍射、光刻胶表面的散射、光线内的干涉、以及基板衬底的反射等效应的影响，达不到更高的分辨率要求，这些光学效应成为了传统光刻技术在更小特征尺寸制程中进一步应用的技术障碍，传统光刻工艺已经达到其技术极限，下一代更高分辨率光刻技术的提出和研发迫在眉睫。纳米压印技术应运而生，自提出发展至今，因其工艺简单、分辨率高、保真度好、成本低廉、产量高等优势受到关注和推崇，并于2003年被国际半导体蓝图收录，作为实现32nm节点的下一代备选支撑光刻技术之一，目前技术最高分辨率达到5nm。
纳米压印领域的研究工作和发展主要集中在其技术本身的不断完善和基于纳米压印技术的应用创新。首先介绍了纳米压印的三大主流工艺，然后介绍了在传统纳米压印技术基础上衍生而来的各种新颖的变种技术，并对各个工艺的模板选择、施压方式、工艺优缺点等进行分析。
在已有气体辅助施压方式的基础上提出基于气体压缩式施压的压印方案，通过有限元软件ComsolMultiphysics分别对气体缓冲施压(AirCushionPress，ACP)和气体压缩式施压(CompressionalGasCushionPress，CGCP)方式进行数值仿真分析，证明气体压缩式施压与气体缓冲施压相比在整个施压过程中具有更加均匀的压强分布，可以充分满足图案复制的分辨率和保真度要求，并能有效地避免气体缓冲施压初期充气阶段气流扰动对模板的损坏，有利于延长模板的寿命。由于气体压缩式施压系统的施压环境为空气，为避免在施压阶段转移层中产生气泡缺陷，提出简易的防护措施——模板凸出环设计，通过对流体转移层的力学分析和讨论，证明在满足一定参数要求具有有效宽度的凸出环能够充分抵抗气泡的诱捕，避免造成气泡缺陷。在纳米压印流程中，脱模阶段脱模力的均匀性同样重要，其关系着抗蚀剂层中复制图案的完整性和保真度。提出一种新颖的基于气浮滑块和导轨的无摩擦静电斥力分离模板和基板的脱模方案，方案不同于已有静电力辅助脱模方式，不需要在模板上预制金属导电层，直接利用电极板和金属纳米粒子或金属薄膜转移层之间的静电斥力进行分离，分析证明这种脱模方式能够使脱模力更加均匀，脱模力控制灵活简便，满足脱模需求，保证图案完整性。
纳米压印;气体压缩式施压;数值仿真;防护措施;脱模方案
郑州大学
硕士
物理电子学
段智勇
2013
中文
TN405.7;TN401
89
2013-10-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）