纳米压印样机的总体设计与虚拟装配【文献综述】

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1、毕业设计文献综述机械设计制造及其自动化纳米压印样机的总体设计与虚拟装配一、引言1965年,Intel公司创始人之一Moore预测:今后微电子技术和产业将以“每个芯片上集成的元件数平均每18个月将翻一番”的规律发展,这就是微电子技术领域中著名的摩尔定律。此后,四十多年的发展证实了摩尔定律的正确性,集成电路芯片的集成度平均每三年增加4倍。目前,半导体集成电路的主流技术已进入45nm,并正在向32nm的时代过渡，采用32nm工艺的六核CPU已经商业化。信息社会是由微电子芯片驱动的。从航天事业到日常生活，微电子芯片对于现代文明的影响可以说是无处不在，而所有的微芯片

2、又都是光刻工艺的产物。传统微电子工业中所使用的紫外曝光光刻技术面临昂贵的光刻设备和避免光学衍射和透镜材料选择等技术难题，因此迫切需要研发出切实可行的下一代光刻（NextGenerationLithograhpy,NGL）技术，目前已有多种候选技术：电子束刻蚀已被证明有非常高的分辨率，但其生产效率太低；X线光刻虽然具备高产率，但X线光刻的工具相当昂贵；极紫外光刻也可以达到较高的分辨率但整个工艺必须在真空中进行，并且要求镜面必须近乎完美。难以克服的物理极限和昂贵的设备成本激发人们去寻找研发一种非光学、廉价且工艺简便的纳米图案复制技术，纳米压印技术（Nanoim

3、printLithography,NIL）应运而生，该项技术是华裔科学家美国普林斯顿大学周郁在1995年发明的一种廉价且具备高分辨率的光刻技术。纳米压印技术是在纳米尺度获得复制结构的一种成本低而速度快的方法。该技术采用纳米图案的刚性印章将基片上的聚合物薄膜压出纳米级花纹，再对压印件进行常规的刻蚀、剥离等加工，最终制成纳米结构和器件。它可以大批量重复性地在大面积衬底上制备纳米图形结构，而且所制出的高分辨率图案具有相当好的均匀性和重复性。该技术还有简单易行和效率较高等优点。因此，与极紫外光刻、X射线光刻和电子束光刻等工艺相比，纳米压印技术具有很强的竞争力和广阔

4、的应用前景。纳米压印技术是一种接触式光刻技术，可以得到很高的分辨率，实验室中可以达到6nm的分辨率。目前，纳米压印技术已经被国际半导体技术路线图(ITRS)收录，作为下一代光刻技术的候选者，有望在2019年用于11nm的结点。二、发展概况由于纳米压印技术的加工成本较低，可广泛地应用于生物医学、高密度存储、光子晶体、塑料电子学、太阳能电池、传感器和高精度印刷电路板制作等，因而正在获得越来越多的关注。目前已经开始从实验室走向工业界。  在我国，目前北大、清华、上海交大、华中科大、西安交大等高等学校都已经开始纳米压印曝光技术的研究，但从整体来讲国内的研发工作还处

5、于摸索阶段。其主要原因是经费问题。虽然纳米压印的成本相对于其他光刻技术要低，但对于国内科研单位来说是除了需购置压印设备本身外，光制作模板就需要建立一个完整的微加工实验室才能完成，这使许多老师都望而却步。由此纳米压印技术在应用领域的推广工作受到了极大限制，同时也限制了这项技术本身在国内的深入发展。三、发展趋势在纳米压印技术中，相当昂贵的光刻只需被用一次来制造可靠的印章，印章就可以用于大量生产复制品。所以纳米压印自从发明以来就受到了各国科学家的广泛关注，成为纳米图案复制领域的一个热点。由于纳米压印采用聚合物衬底，其优点是：表面生物相容性好，易于加工，廉价，高产

6、量，具有优异的光学、力学、化学和电学性能（如透明性、导电性、柔韧性）。因此纳米压印除了应用于微电子工业领域外，还可以用于μTAS、化学、生命科学、微光学、通信、微纳流体和数据存储等领域。四、课题的选择和研究目的由于传统的光刻技术以及传统纳米结构加工技术无法满足人们日益增长的对制备纳米结构器件的要求，人们迫切需要一种能够作为代替的新的纳米加工技术。此时纳米压印技术作为一种具有相当潜力的纳米结构加工技术受到人们的日益重视。然而，纳米压印技术仍然存在着很多亟待解决的问题，例如图形套刻，微纳结构压印，利用纳米压印技术制备复杂的三维结构，图形对准以及廉价模板的获得

7、。虽然对于上述问题已经有人提出了一些解决的方法，但是距离实际的应用仍然有不小的差距，因此仍需要人们不断的进行研究和发展。另外，天热存在的功能性的纳米结构越来越位人们所关注。而对于这种结构的复制却是一个大问题。采用已有的复制方法不但费时费力而且成本高昂并且不一定能够获得很好的复制功能。为了能够有效的降低应用成本以获得功能和结构相似的器件，新的技术必须运用到天然纳米结构复制工作中来。而纳米压印技术作为一种新型的纳米结构加工结束正适合于这种要求。针对上述研究现状，本文将从以下几个方面重点研究：1.纳米压印技术（热压印技术）工艺流程的建立；纳米压印技术在我国仍然属

8、于起步阶段，建立合理的工艺流程是纳米压印工作必须的过称。2.对传统