納米壓印及MEMS仿生功能表面制備的研究.pdf

1、傳統(tǒng)的光學光刻由于受光波波長和數(shù)值孔徑等因素的限制，難于制作線寬小于100nm的圖案。納米壓印是通過壓印使抗蝕劑薄膜產生物理變形以實現(xiàn)光刻膠的圖形化，因此其分辨率不受光的衍射和散射等因素的限制，可突破傳統(tǒng)光刻工藝的分辨率極限。此外，它可以大批量重復地在大面積上制備納米圖形結構。因此，納米壓印是一種低制作成本和高生產效率的獲得100nm以下圖案較好的下一代方法，可廣泛用于制作納米圖案和MEMS器件。本文的主要研究內容和創(chuàng)新如下：

2、研究了納米壓印光刻膠的微流變力學性能，建立了納米壓印過程中壓印力、壓印速度和壓印時間等工藝參數(shù)的數(shù)學模型，并用有限元方法對納米壓印過程進行了模擬仿真。這對深入理解納米壓印機理，優(yōu)化壓印工藝參數(shù)和模板設計以獲得高保真度的納米壓印圖形具有重要意義。 分析了納米壓印對準運動，研究了基于莫爾技術和圖像匹配的定位對準系統(tǒng)以及基于柔性元件的承片臺姿態(tài)調整機構，研制了具有寬工作范圍和高對準精度的納米壓印樣機。該樣機在150mm×150mm行程

3、范圍內的對準精度優(yōu)于20nm，能夠進行分步式壓印和多層壓印，滿足4英寸硅片壓印和三維納米結構的制作要求。 利用此樣機，進行了納米光柵、微透鏡陣列等微光學元件的壓印試驗研究，探討了溫度、壓力、膜厚等工藝參數(shù)對保真度的影響，得出了壓印溫度、壓力控制曲線，獲得了高保真度的壓印樣品。 將納米壓印應用于制備具有雙微觀結構的MEMS仿生功能表面。提出將“荷葉效應”應用于MEMS器件防粘減摩，并應用微摩擦學和分子動力學等理論研究了“荷

4、葉效應”在MEMS器件防粘減摩中的作用機理，為MEMS功能表面改形和改性設計提供了一種新方法。 提出了使用納米壓印技術制備MEMS器件仿生功能表面的新方法，對塑料微流器件和硅基MEMS器件的仿生功能表面的制備進行了試驗研究，并對制備的仿生功能表面進行了微摩擦性能測試。 本研究旨在為制備納米結構和器件提供一種高分辨率、低成本和高生產率的新方法，為制備MEMS器件仿生功能表面以改善其微摩擦性能提供一種新思路，從而推動納米光學