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納米壓印機(jī)PL-T

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納米壓印機(jī)PL-T

詳細(xì)介紹

納米壓印機(jī)PL-T

納米壓印機(jī)的基本思想是通過(guò)模版，將圖形轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的襯底上，轉(zhuǎn)移的媒介通常是一層很薄的聚合物膜，通過(guò)熱壓或者輻照等方法使其結(jié)構(gòu)硬化從而保留下轉(zhuǎn)移的圖形。整個(gè)過(guò)程包括壓印和圖形轉(zhuǎn)移兩個(gè)過(guò)程。根據(jù)壓印方法的不同，NIL主要可分為熱塑（Hot embossing）、紫外固化UV和微接觸（Micro contact printing， uCP）三種光刻技術(shù)。

主要功能

納米壓印機(jī)的主要功能是將圖形轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的襯底上，轉(zhuǎn)移的媒介通常是一層很薄的聚合物膜，通過(guò)熱壓或者輻照等方法使其結(jié)構(gòu)硬化從而保留下轉(zhuǎn)移的圖形。壓印技術(shù)主要分為以下兩種：

熱壓：首先在襯底上涂上一層薄層熱塑形高分子材料（如PMMA）。升溫并達(dá)到此熱塑性材料的玻璃化溫度Tg（Glass transistion temperature）之上。熱塑性材料在高彈態(tài)下，將具有納米尺度的模具壓在上面，并施加適當(dāng)?shù)膲毫?，熱塑性材料?huì)填充模具中的空腔，模壓過(guò)程結(jié)束后，溫度降低使熱塑性材料固化，從而得到與模具的重合的圖形。隨后移去模具，并進(jìn)行各相異性刻蝕去除殘留的聚合物。接下來(lái)進(jìn)行圖形轉(zhuǎn)移。圖形轉(zhuǎn)移可以采用刻蝕或者剝離的方法?？涛g技術(shù)以熱塑性材料為掩膜，對(duì)其下面的襯底進(jìn)行各向異性刻蝕，從而得到相應(yīng)的圖形。剝離工藝先在表面鍍一層金屬，然后用有機(jī)溶劑溶解掉聚合物，隨之熱塑性材料上的金屬也將被剝離，從而在襯底上有金屬作為掩膜，隨后再進(jìn)行刻蝕得到圖形。

紫外壓印：為了改善熱壓印中熱變形的缺點(diǎn)，特克薩斯大學(xué)的C. G. willson和S. v. Sreenivasan開(kāi)發(fā)出步進(jìn)-閃光壓?。⊿tep- Flash Imprint Lithography），這種工藝中采用對(duì)紫外透明的石英玻璃（硬模）或PDMS（軟模），光阻膠采用低粘度，光固化的單體溶液。先將低粘度的單體溶液滴在要壓印的襯底上，結(jié)合微電子工藝，薄膜的淀積可以采用旋膠覆蓋的方法，用很低的壓力將模版壓到晶圓上，使液態(tài)分散開(kāi)并填充模版中的空腔。透過(guò)模具的紫外曝光促使壓印區(qū)域的聚合物發(fā)生聚合和固化成型。后刻蝕殘留層和進(jìn)行圖形轉(zhuǎn)移，得到高深寬比的結(jié)構(gòu)。后的脫模和圖形轉(zhuǎn)移過(guò)程同熱壓工藝類似。

技術(shù)能力

該設(shè)備的發(fā)明人2001年至 2003 年，在納米壓印技術(shù)發(fā)明人、美國(guó)普林斯頓大學(xué) StephenY.Chou 教授的納米結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室作為研究助理進(jìn)行了為期 3 年的研究工作，發(fā)展了紫外光固化納米壓印工藝與材料，對(duì)納米壓印技術(shù)的發(fā)展做出了重要的貢獻(xiàn)。2004 年加入材料科學(xué)與工程系后繼續(xù)圍繞納米微加工技術(shù)與納米壓印技術(shù)開(kāi)展研究工作，研發(fā)了數(shù)種新型納米壓印材料，發(fā)展了新型高分子壓印模板，提出了曲面納米壓印技術(shù)；利用 863 課題“紫外光固化和熱壓兩用納米壓印設(shè)備的研制與應(yīng)用"項(xiàng)目的支持，研制成功具有紫外光固化和熱壓功能兩用納米壓印設(shè)備，現(xiàn)已成為產(chǎn)品，并被南京大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、國(guó)防科技大學(xué)、黑龍江大學(xué)、中科院深圳研究院等多家高校和科研機(jī)構(gòu)所采用，形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的納米壓印核心技術(shù)，技術(shù)水準(zhǔn)與當(dāng)前國(guó)際該領(lǐng)域水平同步。

技術(shù)參數(shù)

機(jī)器名稱	納米壓印機(jī)（氣壓式）
型號(hào)	PL-T-75	PL-T-100
壓印樣品尺寸	3英寸	4英寸
固化方式	熱固化	熱固化、紫外固化
紫外光源	———	LEDUV固化燈
主波長(zhǎng)	———	365nm
尺寸規(guī)格	400mm（L）500mm(W)800mm(G)
重量	100 KG
電源電壓	220V，50Hz
總功率	2.0KW
極限真空度	-95kPa
壓強(qiáng)	1.0MPa
加熱方式	220V，500W電熱絲
冷卻方式	流動(dòng)空氣冷卻
溫控范圍	室溫-250℃
光源功率	250W
控制系統(tǒng)	西門子PLC及觸摸屏
工作環(huán)境	超凈間、溫度0-38℃
機(jī)器噪聲	≤50dB
機(jī)器表面外觀	噴漆

應(yīng)用

納米壓印技術(shù)是目前納米溝道加工的主要技術(shù)。傳統(tǒng)的光刻技術(shù)主要是利用電子和光子改變光刻膠的物理化學(xué)性質(zhì)，進(jìn)而得到相應(yīng)的納米圖形。而納米壓印技術(shù)則可以在不使用電子和光子的前提下，直接利用物理學(xué)機(jī)理機(jī)械地在光刻膠上構(gòu)造納米尺寸圖形。正是由于這種機(jī)械作用，使得納米壓印技術(shù)不再受到光子衍射和電子散射的限制，可大面積地制備納米級(jí)圖形。同時(shí)，由于這項(xiàng)技術(shù)所用的設(shè)備簡(jiǎn)單，制備時(shí)間短，壓印模板可以重復(fù)使用，所以應(yīng)用該技術(shù)制備納米圖形所需的成本也較低。目前典型的三類納米壓印技術(shù)分別是：熱壓印，紫外固化壓印，微接觸印刷。分別適用在其各自的領(lǐng)域：

熱壓印技術(shù)：光電、光學(xué)器件；微型機(jī)電系統(tǒng)領(lǐng)域。

紫外固化壓印技術(shù)：納米光電器件、納米電子器件的生產(chǎn)；NEMS和MEMS加工；半導(dǎo)體集成電路的制造。

微接觸印刷技術(shù)：生物芯片和微流體器件的生產(chǎn)；生物傳感器（抗體光柵）；微機(jī)械元件的生產(chǎn)。

加工工藝來(lái)分，主要包含五大部分：壓印，刻蝕，鍍膜，檢測(cè)&表征與其他。所涉及的儀器設(shè)備主要包括：納米壓印機(jī)，感應(yīng)耦合等離子體刻蝕機(jī)，電子束蒸發(fā)鍍膜機(jī)，原子力顯微鏡&掃描電鏡，以及超聲波清洗機(jī)&真空干燥箱等。

Sandwiched Flexible Polymer-SFP® & Hybrid Mold®軟模板壓印技術(shù)