纳米压印脱模坍塌及掩模板拓扑结构图形转移影响研究
[Abstract]:With the continuous expansion of the application field of microelectronics technology, there are more and more kinds of semiconductor preparation processes in the era of silicon technology. Graphic transfer is the most important core of micro-nano manufacturing. Compared with the traditional lithography process, nano-imprinting process avoids the limitation of exposure wavelength diffraction in small size applications, and has the advantages of simple process, high resolution, low cost and high yield. Since it was put forward, it has attracted much attention and has been vigorously developed, and has become one of the semiconductor graphics transfer support technologies recommended by the international semiconductor technology blueprint for many years. It has been used in micro-nano structure graphics manufacturing in various fields. There are many classification methods according to the mask, medium fluid, pressure mode and so on. Metal direct imprinting does not need the tedious process of etch dissolution and metal re-deposition, so it has remarkable advantages in the preparation of metal micro-nano graphics. At present, metal direct imprinting technology can be divided into three kinds, which have their own advantages and disadvantages for different process requirements. Metal nanoparticles pseudo-plastic fluid nano-imprinting is a new development technology, which has the advantages of short imprinting time, high filling degree of mask pattern gap, no bubbles in imprint graphic lines and so on. Demoulding process is a key step in the process of nano-imprinting. Because the pseudoplastic fluid of metal nanoparticles has the property of shear thinning, it is possible that the top of imprint microstructure may collapse in the process of demoulding. This inference is confirmed by software simulation. The collapse of microstructure will seriously affect the fidelity and even resolution of the transfer pattern, which is of great harm. Through the stress analysis of the instantaneous microstructure figure, it is concluded that the critical viscosity of the microstructure does not collapse, and when the viscosity of the microstructure is less than the critical viscosity, the microstructure will collapse. The parameters affecting the critical viscosity are the consistency coefficient, the flow index and the surface tension coefficient of the pseudoplastic fluid of metal nanoparticles. The critical viscosity increases with the increase of the consistency coefficient and the flow index, and decreases with the increase of the surface tension coefficient. Because the viscosity of metal nanoparticles pseudo-plastic fluid changes from large to small in the process of demoulding, the smaller the critical viscosity is, the less likely the microstructure is to collapse. In addition, the higher the demoulding speed, the greater the viscosity of the collapse becomes smaller. Therefore, in order to make the microstructure not collapse, the pseudo-plastic fluid of metal nanoparticles with small consistency coefficient, small flow index and large surface tension coefficient should be used, and the demoulding speed should be reduced. In addition to dielectric fluid, mask is another key factor affecting the morphology of transfer pattern in nano-imprint process. However, due to the structural characteristics and process limitations of mask materials, there are some mask topologies, such as ladder, inverted ladder and sawtooth gap structure. By analyzing the initial pressure, imprint speed and filling degree of mask pattern gap, it is found that the initial pressure is proportional to the inclination angle 伪 of the side wall of the mask and the perimeter area ratio of the gap at the bottom of the mask. However, the imprinting speed increases with the increase of 伪 and decreases with the increase of the aspect ratio of the mask, and the filling height of the mask pattern gap is related to the gas pressure of the mask to the punctual environment and the volume of the mask pattern gap. The filling process of topological mask structure gap by pseudo-plastic fluid is simulated by software. Compared with the ideal mask, it is found that the variation gradient of pseudoplastic fluid viscosity under the ladder mask structure is most beneficial to the filling of the pattern gap of the mask, and it is easier to realize the transformation of the ideal micro-nano structure figure. However, the graphic effect of inverted ladder mask structure imprint is the worst.
【学位授予单位】:郑州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TN305
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,本文编号:2477302
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