納米壓印機PL-S

納米壓印機的基本思想是通過模版，將圖形轉移到相應的襯底上，轉移的媒介通常是一層很薄的聚合物膜，通過熱壓或者輻照等方法使其結構硬化從而保留下轉移的圖形。整個過程包括壓印和圖形轉移兩個過程。根據壓印方法的不同，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。

主要功能

納米壓印機的主要功能是將圖形轉移到相應的襯底上，轉移的媒介通常是一層很薄的聚合物膜，通過熱壓或者輻照等方法使其結構硬化從而保留下轉移的圖形。壓印技術主要分為以下兩種：

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下，將具有納米尺度的模具壓在上面，并施加適當的壓力，熱塑性材料會填充模具中的空腔，模壓過程結束后，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，并進行各相異性刻蝕去除殘留的聚合物。接下來進行圖形轉移。圖形轉移可以采用刻蝕或者剝離的方法。刻蝕技術以熱塑性材料為掩膜，對其下面的襯底進行各向異性刻蝕，從而得到相應的圖形。剝離工藝先在表面鍍一層金屬，然后用有機溶劑溶解掉聚合物，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，特克薩斯大學的C. G. willson和S. v. Sreenivasan開發出步進-閃光壓印（Step- Flash Imprint Lithography），這種工藝中采用對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，使液態分散開并填充模版中的空腔。透過模具的紫外曝光促使壓印區域的聚合物發生聚合和固化成型。后刻蝕殘留層和進行圖形轉移，得到高深寬比的結構。后的脫模和圖形轉移過程同熱壓工藝類似。

技術能力

該設備的發明人2001年至 2003 年，在納米壓印技術發明人、 美國普林斯頓大學 StephenY.Chou 教授的納米結構實驗室作為研究助理進行了為期 3 年的研究工作，發展了紫外光固化納米壓印工藝與材料，對納米壓印技術的發展做出了重要的貢獻。2004 年加入材料科學與工程系后繼續圍繞納米微加工技術與納米壓印技術開展研究工作，研發了數種新型納米壓印材料，發展了新型高分子壓印模板，提出了曲面納米壓印技術；利用 863 課題“紫外光固化和熱壓兩用納米壓印設備的研制與應用”項目的支持，研制成功具有紫外光固化和熱壓功能兩用納米壓印設備，現已成為產品，并被南京大學、北京航空航天大學、國防科技大學、黑龍江大學、中科院深圳研究院等多家高校和科研機構所采用，形成了具有自主知識產權的納米壓印核心技術，技術水準與當前國際該領域*水平同步。

技術參數

應用

納米壓印技術是目前納米溝道加工的主要技術。傳統的光刻技術主要是利用電子和光子改變光刻膠的物理化學性質，進而得到相應的納米圖形。而納米壓印技術則可以在不使用電子和光子的前提下，直接利用物理學機理機械地在光刻膠上構造納米尺寸圖形。正是由于這種機械作用，使得納米壓印技術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圖形。同時，由于這項技術所用的設備簡單，制備時間短，壓印模板可以重復使用，所以應用該技術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域：

熱壓印技術：光電、光學器件；微型機電系統領域。

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

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

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

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

盡可能消除灰塵顆粒對于納米壓印結果產生的影響

在不規則表面或者曲面進行納米壓印（上圖為單模光纖進行的納米壓印）

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Nickel Template金屬鎳模板熱壓技術

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直接對于聚合物襯底（PMMA、PET等材料上）直接熱壓，免去了刻蝕環節。

鎳模板壽命長，適合高溫高壓連續壓印。