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带形纳米压印光刻机的研究与开发

带形纳米压印光刻机的研究与开发

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作者：张富饶青岛理工大学

学位级别：硕士

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... 详细信息

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

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