4英寸纳米压印机 NIL-100

纳米压印技术解决了传统光刻在特征尺寸减小过程中的难题，具有分辨率高、低成本、高产率的特点。自1995年提出以来，纳米压印已经经过了14年的发展，演变出了多种压印技术，广泛应用于半导体制造、mems、生物芯片、生物医学等领域。
NIL压印机的基本思想是通过模版，将图形转移到相应的衬底上，转移的媒介通常是一层很薄的聚合物膜，通过热压或者辐照等方法使其结构硬化从而保留下转移的图形。整个过程包括压印和图形转移两个过程。根据压印方法的不同，NIL主要可分为热塑（Hot embossing）、紫外固化UV和微接触（Micro contact printing， uCP）三种光刻技术。

二、 功能

l 主要功能

纳米压印机的主要功能是将图形转移到相应的衬底上，转移的媒介通常是一层很薄的聚合物膜，通过热压或者辐照等方法使其结构硬化从而保留下转移的图形。压印技术主要分为以下两种：

热压：首先在衬底上涂上一层薄层热塑形高分子材料（如PMMA）。升温并达到此热塑性材料的玻璃化温度Tg（Glass  transistion  temperature）之上。热塑性材料在高弹态下，将具有纳米尺度的模具压在上面，并施加适当的压力，热塑性材料会填充模具中的空腔，模压过程结束后，温度降低使热塑性材料固化，从而得到与模具的重合的图形。随后移去模具，并进行各相异性刻蚀去除残留的聚合物。接下来进行图形转移。图形转移可以采用刻蚀或者剥离的方法。刻蚀技术以热塑性材料为掩膜，对其下面的衬底进行各向异性刻蚀，从而得到相应的图形。剥离工艺先在表面镀一层金属，然后用有机溶剂溶解掉聚合物，随之热塑性材料上的金属也将被剥离，从而在衬底上有金属作为掩膜，随后再进行刻蚀得到图形。

紫外压印：为了改善热压印中热变形的缺点，特克萨斯大学的C.  G. willson和S. v. Sreenivasan开发出步进-闪光压印（Step- Flash Imprint  Lithography），这种工艺中采用对紫外透明的石英玻璃（硬模）或PDMS（软模），光阻胶采用低粘度，光固化的单体溶液。先将低粘度的单体溶液滴在要压印的衬底上，结合微电子工艺，薄膜的淀积可以采用旋胶覆盖的方法，用很低的压力将模版压到晶圆上，使液态分散开并填充模版中的空腔。透过模具的紫外曝光促使压印区域的聚合物发生聚合和固化成型。后刻蚀残留层和进行图形转移，得到高深宽比的结构。后的脱模和图形转移过程同热压工艺类似。

 技术特点

★主机包含：真空系统，温度控制系统，压力控制系统，水冷系统，PLC 控

制系统，软件操作界面，紫外光源，单面电磁加热系统 

            设备压印尺寸：4 英寸。

设备可以实现热压印、紫外曝光压印

★大压力：8bar（空压机），20bar（外接超净室气源）

  温度范围：从室温到 250 摄氏度。

紫外光源类型：高压汞灯：功率：400W，主波长：365nm。

★设备真空度：10 帕。

★设备随机可以根据科研需求提供全系列的纳米压印胶，包括：

热压胶、紫外光固化胶 

深刻蚀型压印胶、举离型（Lift-Off）压印胶

快速模板制作材料、各类模板防沾剂、衬底增粘剂等 

★随设备随机可以根据科研需求提供定制纳米压印模板，包括：周期 400nm的 4英寸点阵模板镍模板 SFP® & Hybrid Mold®软模板

支持 20nm 分辨率及曲面压印，并提供文献工艺支持，

★支持自动脱模，电磁加热功能

国内外大于 10 个客户

★工艺包括：

纳米压印胶旋涂工艺支持 

纳米压印模板防粘工艺支持，避免脱模粘胶影响 

纳米压印机参数调节 

软模板工艺，包括 PDMS 模板、SFP 以及 Hybrid Mold 工艺

ICP 刻蚀工艺

柔性聚合物衬底压印工艺，Nickel Template 金属镍模板热压 PET、PMMA 等

举离（Lift-off）工艺支持，加工金属结构

纳米压印表征技术 

更新压印工艺研发指导，文献支持

技术能力

该设备的发明人2001年至  2003 年，在纳米压印技术发明人、 美国普林斯顿大学 StephenY.Chou 教授的纳米结构实验室作为研究助理进行了为期 3  年的研究工作，发展了紫外光固化纳米压印工艺与材料，对纳米压印技术的发展做出了重要的贡献。2004  年加入材料科学与工程系后继续围绕纳米微加工技术与纳米压印技术开展研究工作，研发了数种新型纳米压印材料，发展了新型高分子压印模板，提出了曲面纳 米压印技术；利用  863  课题“紫外光固化和热压两用纳米压印设备的研制与应用”项目的支持，研制成功具有紫外光固化和热压功能两用纳米压印设备，现已成为产品，并被南京大学、北京航空航天大学、国防科技大学、黑龙江大学、中科院深圳研究院等多家高校和科研机构所采用，形成了具有自主知识产权的纳米压印核心技术，，技术水准与当前国际该领域先进水平同步。

纳米压印技术是目前纳米沟道加工的主要技术。传统的光刻技术主要是利用电子和光子改变光刻胶的物理化学性质，进而得到相应的纳米图形。而纳米压印技术则可以在不使用电子和光子的前提下，直接利用物理学机理机械地在光刻胶上构造纳米尺寸图形。正是由于这种机械作用，使得纳米压印技术不再受到光子衍射和电子散射的限制，可大面积地制备纳米级图形。同时，由于这项技术所用的设备简单，制备时间短，压印模板可以重复使用，所以应用该技术制备纳米图形所需的成本也较低。目前典型的三类纳米压印技术分别是：热压印，紫外固化压印，微接触印刷。分别适用在其各自的领域：

热压印技术：光电、光学器件；微型机电系统领域。

紫外固化压印技术：纳米光电器件、纳米电子器件的生产；NEMS和MEMS加工；半导体集成电路的制造。

微接触印刷技术：生物芯片和微流体器件的生产；生物传感器（抗体光栅）；微机械元件的生产。

加工工艺来分，主要包含五大部分：压印，刻蚀，镀膜，检测&表征与其他。所涉及的仪器设备主要包括：纳米压印机，感应耦合等离子体刻蚀机，电子束蒸发镀膜机，原子力显微镜&扫描电镜，以及超声波清洗机&真空干燥箱等。

   Sandwiched Flexible Polymer-SFP® & Hybrid Mold®软模板压印技术

尽可能消除灰尘颗粒对于纳米压印结果产生的影响

  在不规则表面或者曲面进行纳米压印（下图为单模光纤进行的纳米压印）

    Nickel Template金属镍模板热压技术

直接对于聚合物衬底（PMMA、PET等材料上）直接热压，免去了刻蚀环节。

先进的电镀工艺支持加工微纳米尺度镍模板   600nm周期镍模板

镍模板寿命长，适合高温高压连续压印。