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研究生: 辛依瑾
HSIN, I-CHIN
論文名稱: 奈米壓印製程參數之研究
Study of Processing Parameters in the Nanoimprint Lithography
指導教授: 楊文彬
Young, W.B.
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 航空太空工程學系
Department of Aeronautics & Astronautics
論文出版年: 2006
畢業學年度: 94
語文別: 中文
論文頁數: 83
中文關鍵詞: 奈米壓印
外文關鍵詞: nanoimprint lithography
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  • 中文摘要
    由於科技的進步,產品的微小化逐漸成為一種趨勢,因此製程所要求的特徵也越來越小,目前發展出一種新興的製程技術--奈米壓印技術,具有製程簡單、成本低廉、又兼具量產的優勢,並且可以輕易的製作出奈米級的微結構,是相當被看好的新製程技術。本研究是針對奈米壓印發展一新的數學模型。在過去研究中,有一些新的數學模型被發展出來,但是大多將光阻是為一牛頓流體。然而光阻為一高分子物質,分子鏈遠長於一般流體,光阻由固態加熱到產生液體狀態的流動方式,應與一般液體有所差異,因此在本論文中導入高分子熔液常使用的指數律,以描述流動時溫度對黏滯力產生的影響,並建構一個新的數學模型以估計壓印時微結構的充填深度。另外實驗方面則是以類LIGA製程自製模仁,在固定的力量下壓印。其後使用AFM儀器檢驗壓印的結果,再與模擬做比較並加以探討。

    Abstract
    Subject: Study of Processing Parameters in the Nanoimprint Lithography
    Student: I-Chin Hsin
    Advisor: Wen-Bin Young

    In recent years, many new lithography techniques have been developed for nano-scale fabrication. Among those techniques, nanoimprint lithography provides a low-cost, high resolution, and high throughput manufacturing of nanostructures. It is regarded as one of the most successful alternative lithography techniques. In this study, we construct a new mathematics model to simulate polymer filling of the microstructure. A power law model is applied to describe the viscosity of the polymer photoresist when polymer layer is heat to turn into melt state. In the experiment, we use the LIGA-LIKE lithography process to construct the micro mold insert. A constant force is applied during the imprint process. The results of simulations are compared to the experimental data for verification.

    目錄 授權書 論文摘要 英文摘要 誌謝 目錄 I 表目錄 III 圖目錄 IV 第一章、緒論 1 1-1前言 1 1-2文獻回顧 2 1-2.1奈米壓印的緣起 2 1-2.2奈米壓印的種類 3 1-3研究動機 5 1-4論文架構 5 第二章、實驗原理與製程 6 2-1微影製程 6 2-2微電鑄成型 8 第三章、奈米壓印製程 12 3-1高分子層的製備 12 3-2實驗設備 13 3-3熱壓印的實驗結果與討論 14 第四章、模擬 20 4-1數學模型的概念 20 4-2數學模型的推導 21 4-2.1平板流 21 4-2.2奈米壓印的數學模型與推導 25 4-3模擬結果 27 第五章、結論與建議 33 5-1結論 33 5-2未來工作與建議 34 參考文獻 35 附錄 83 自述 著作權聲明 表目錄 表2-1 HMDS旋塗參數 38 表2-2 AZ旋塗參數 38 表3-1 CM205熱性質 39 表3-2微結構轉印狀態圖 40 表3-3充填深度表 41 表4-1各類塑料特性表 42 表4-2微結構的幾何模擬參數 43 表4-3模擬分組圖 44 圖目錄 圖1-1莫爾定律 45 圖1-2熱壓型奈米壓印 46 圖1-3紫外光硬化型奈米壓印 46 圖1-4步進式光感奈米壓印 46 圖1-5軟微影技術 46 圖2-1旋轉塗佈機 47 圖2-2曝光機 47 圖2-3顯影後的微結構 48 圖2-4蒸鍍金後的微結構 48 圖2-5電鑄成形後的模仁 48 圖2-6模仁微結構的SEM圖 49 圖2-7模仁微結構的AFM圖 49 圖3-1砝碼 50 圖3-2將模仁黏至玻璃上 50 圖3-3烤盤(Hotplate) 51 圖3-4水平儀 51 圖3-5模仁倒置於高分子壓印層上 52 圖3-6組件完成圖 52 圖3-7實驗時溫度、下壓力與時間的關係圖 53 圖3-8溫度與充填深度關係表 54 圖3-9完全充填時的AFM圖 55 圖3-10下壓力9.8N的未充滿微結構輪廓 55 圖3-11下壓力19.6N的未充滿微結構輪廓 56 圖3-12下壓力29.4N的未充滿微結構輪廓 56 圖3-13充滿與未充滿的交界圖 57 圖3-14空氣封包在模穴中流竄 57 圖3-15空氣封包在模穴間到處流竄 58 圖3-16未完全降溫時空氣封包的破壞 58 圖3-17壓力分布不均勻 59 圖3-18脫模時結構受損 59 圖4-1平板流中的控制體積 60 圖4-2力作用於控制體積上 60 圖4-3第一组平板流示意圖 61 圖4-4兩組平板流組合後的示意圖 62 圖4-5模仁下降前後高分子層變動的示意圖 62 圖4-6三種不同材料的溫度與年度分佈關係表 63 圖4-7實驗結果與模擬結果的比較圖 64 圖4-8 PG-33在三種壓力下不同溫度壓印的模擬結果 66 圖4-9 CM205在三種壓力下不同溫度壓印的模擬結果 68 圖4-10 HF1130在三種壓力下不同溫度壓印的模擬結果 70 圖4-11 PG-33下壓力與充填高度的關係圖 71 圖4-12 CM205下壓力與充填高度的關係圖 71 圖4-13 HF1130下壓力與充填高度的關係圖 72 圖4-14 PG-33溫度與充填高度的關係圖 72 圖4-15 CM205溫度與充填高度的關係圖 73 圖4-16 HF1130溫度與充填高度的關係圖 73 圖4-17未考慮摩擦力前PG33在三種壓力下不同溫度壓印的模擬結果 75 圖 4-18未考慮摩擦力前CM205在三種壓力下不同溫度壓印的模擬結果 77 圖 4-19未考慮摩擦力前HF1130在三種壓力下不同溫度壓印的模擬結果 79 圖 4-20未考慮摩擦力前PG33下壓力與充填高度的關係圖 80 圖 4-21未考慮摩擦力前CM205下壓力與充填高度的關係圖 80 圖 4-22未考慮摩擦力前PG33下壓力與充填高度的關係圖 81 圖 4-23未考慮摩擦力前PG33溫度與充填高度的關係圖 81 圖 4-24未考慮摩擦力前CM205溫度與充填高度的關係圖 82 圖 4-25未考慮摩擦力前HF1130溫度與充填高度的關係圖 82

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    下載圖示 校內:2007-08-16公開
    校外:2008-08-16公開
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