带形纳米压印光刻机的研究与开发

发布时间：2017-07-19 17:23

  本文关键词：带形纳米压印光刻机的研究与开发

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【摘要】：目前,大面积功能性表面纳米结构和纳米结构涂层能够极大的提高产品性能和改进产品的品质,特别是太阳能电池板、抗反射和自清洁玻璃以及新一代大尺寸高清平板显示等行业对于超大尺寸(m级尺度)非平整刚性衬底纳米图形化有着非常巨大和迫切的市场需求,已经显示了非常广泛和巨大的商业化应用前景;而现有的各种工艺和方法均不能满足12英寸以上非平整刚性衬底大面积图形化工业级生产的要求;因此,迫切需要开发新的大面积纳米图形化的装置和方法。为了能够实现在超大尺寸(m级尺度)非平整刚性衬底的纳米图形化,课题组提出一种适用于超大尺寸非平整刚性衬底纳米图形化的新型纳米压印工艺,并基于该工艺研究开展了纳米压印光刻机的研究与开发,能够实现在超大尺寸非平整刚性衬上实现高效、低成本、规模化大面积纳米图形化;介绍了带型纳米压印工艺基本原理,主要完成了带型纳米压印光刻机各个功能模块(如压印模块、承片机构、工作台、模具进给、机架等)的分析设计以及总体设计,最后完成带型纳米压印光刻机进行三维数字化建模。为了实现高质量的压印复型,必须能够理解和预测压印载荷作用下光刻胶的流变填充行为;而现有已经建立的基于平板型纳米压印和滚型纳米工艺的压印填充理论模型已经不再适用于基于带形软模具的纳米压印工艺;为此,需要开展基于带形软模具的纳米压印填充行为、机理的研究,建立理论模型,并借助于有限元仿真软件详细分析了模具周期、占空比、深宽比等对聚合物变形的影响;数值计算结果表明,深宽比对聚合物高度影响显著等,该数值分析结果有助于优化过程参数,指导这种新型纳米压印工艺和装备的研究和开发。带形软模具作为提出新型的压印工艺的核心工艺要素,它的性能和质量对于新的压印工艺的成败有着决定性的影响;传统纳米压印工艺所使用的平板型模具和滚轮型模具都已经建立起比较成熟的设计和制造方法,已不适用于带型模具;为此,需要开展新型模具结构设计制造和优化的研究,并探索高效、低成本制造带形软模具的方法;本文提出一种复合薄膜模具,它包括图形层和支撑层;本论文主要针对带型软模具纳米压印过程中软模具变形问题,对其进行设计与制造,并提出了利用滚轮模具和平板模具来制造有接缝带型模具和无接缝带型模具的制造方法。
【关键词】：大面积纳米压印 纳米压印填充 带型纳米压印工艺 带型模具 滚轮模具 平板模具
【学位授予单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB383.1;TH122
【目录】：

• 摘要10-12
• Abstract12-14
• 第1章 绪论14-31
• 1.1 课题研究的背景及意义14-16
• 1.2 纳米压印光刻技术的基本原理16-18
• 1.3 大面积纳米压印光刻技术国内外研究现状18-28
• 1.3.1 平压平纳米压印工艺18-22
• 1.3.2 滚对滚纳米压印工艺22-25
• 1.3.3 滚压平纳米压印工艺25-27
• 1.3.4 带型纳米压印工艺27-28
• 1.4 课题来源28
• 1.5 本文主要的研究内容28-30
• 1.5.1 带型纳米压印光刻机的总体分析29
• 1.5.2 带型纳米压印填充机理的研究29
• 1.5.3 带型软模具的分析29-30
• 1.6 本章小结30-31
• 第2章 带型纳米压印光刻机的总体设计及三维建模31-46
• 2.1 带型纳米压印光刻机基本原理31-33
• 2.2 带型纳米光刻机主要功能模块33-38
• 2.2.1 带型软模具33-34
• 2.2.2 工作台34-35
• 2.2.3 涂布模块35-37
• 2.2.4 曝光装置37
• 2.2.5 模具清理装置37-38
• 2.3 压印模块38-40
• 2.4 机架的设计40-44
• 2.4.1 机架应满足的基本要求40-41
• 2.4.2 机架的强度41-44
• 2.5 本章小结44-46
• 第3章 带型纳米压印聚合物填充机理和数值模拟46-62
• 3.1 理论模型46-47
• 3.1.1 带形纳米压印46-47
• 3.2 初始填充过程建模47-50
• 3.3 完全填充和残留层减薄建模50-53
• 3.3.1 完全填充的时间50-52
• 3.3.2 残留层减薄阶段52-53
• 3.4 数值模拟53-55
• 3.4.1 建立有限元模型53-54
• 3.4.2 初始填充过程模拟54-55
• 3.5 完全填充阶段聚合物流变填充的影响因素和规律55-60
• 3.5.1 压印力55-57
• 3.5.2 初始留膜厚度57
• 3.5.3 模具几何参数57-60
• 3.6 结论60-62
• 第4章 带型模具的设计制造与优化62-75
• 4.1 软模具的性能62-65
• 4.1.1 软模具的优势62-64
• 4.1.2 带型软模具的结构64-65
• 4.2 软模具的制作方法65-66
• 4.3 模具母模板的制备66-70
• 4.3.1 滚轮模具的制备66-69
• 4.3.2 平板模具的制备69-70
• 4.4 带型软膜具的制作70-73
• 4.4.1 有接缝带型软模具的制作70-71
• 4.4.2 无接缝带型软模具的制作71-73
• 4.5 本章小结73-75
• 第5章 结论与展望75-78
• 5.1 结论75-76
• 5.2 展望76-78
• 参考文献78-83
• 攻读硕士学位期间取得的科研成果83-84
• 致谢84

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 刘瑞宏;李海华;王庆康;;纳米压印过程中的聚合物流变机理[J];上海交通大学学报;2012年06期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 刘干;化学增幅光刻胶及其在电子束光刻中的应用[D];江南大学;2008年

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本文编号：564009