紫外納米壓印光刻作為一種靈活且低成本的非常規(guī)光刻方法，已受到廣泛關(guān)注，其研究重點(diǎn)主要集中在分辨率、圖案形狀以及基板尺寸上。

實(shí)驗(yàn)已證實(shí)，該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn) 12.5 納米至數(shù)微米線寬與間距的分辨率。在圖案形狀的靈活性方面，已成功展示了光柵、柱狀結(jié)構(gòu)、孔狀結(jié)構(gòu)、桶形透鏡以及蜂窩狀結(jié)構(gòu)。針對(duì)柱狀和光柵結(jié)構(gòu)，研究人員考察了同一工作模板在多達(dá) 50 次壓印過(guò)程中圖案的保真度，結(jié)果顯示結(jié)果具有可重復(fù)性，證明了聚合物模具具有良好的耐用性。

最后，研究證實(shí)所描述的紫外納米壓印技術(shù)適用于直徑最大達(dá) 300 毫米的晶圓尺寸（即當(dāng)前主流的晶圓尺寸）。此外，通過(guò)在面板尺寸上的成功壓印，也證明了該工藝應(yīng)用于更大尺寸基板的可行性。本文展示的使用聚合物模具進(jìn)行紫外納米壓印的結(jié)果，可廣泛應(yīng)用于各類光子學(xué)及生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。

一、引言

晶圓級(jí)納米壓印光刻技術(shù)（NIL）能夠以高度的靈活性，針對(duì)不同應(yīng)用（如生物傳感、光管理，以及近期備受關(guān)注的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與虛擬現(xiàn)實(shí)光學(xué)系統(tǒng)波導(dǎo)）制造出微米/納米級(jí)的圖案，在分辨率、圖案形狀及基板尺寸方面均表現(xiàn)出色。傳統(tǒng)上，若要制造 3D 結(jié)構(gòu)或高分辨率圖案，通常需要極其復(fù)雜的光刻工藝，或是昂貴且耗時(shí)的電子束光刻工藝；而 NIL 技術(shù)則提供了一種低成本、高分辨率且高通量的制造方法，正日益受到工業(yè)界的關(guān)注。

對(duì)于大量使用折射、衍射及納米光子光學(xué)層的器件而言，通過(guò)納米壓印技術(shù)制造的圖案化聚合物可直接作為產(chǎn)品中的功能層使用。此外，NIL 制造的結(jié)構(gòu)也可用作掩模，通過(guò)傳統(tǒng)的刻蝕技術(shù)將圖案轉(zhuǎn)移到基底上。

在 NIL 應(yīng)用中，需要控制的主要技術(shù)指標(biāo)是基板尺度上的圖案保真度和均勻性。本文將概述當(dāng)前的技術(shù)現(xiàn)狀，并展示若干應(yīng)用實(shí)例。

二、紫外納米壓印光刻 — 概念與方法論

納米壓印技術(shù)利用模具（模板）與紫外光固化膠之間的直接接觸來(lái)壓印圖案：與光學(xué)光刻不同，該工藝不需要復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)來(lái)成像，而是一種直接的圖案復(fù)制過(guò)程。

圖 1 所示為 UV NIL 工藝（SmartNIL?）的第一步，即制造工作模板。工作模板是通過(guò)將母版模板直接壓印到聚合物層中而制成的，隨后將使用該工作模板進(jìn)行 NIL 工藝，而非直接使用母版模板。單個(gè)母版模板可以制造出大量工作模板。

圖 1 SmartNIL? 工藝流程示意圖。

為了確保在固化過(guò)程結(jié)束時(shí)，母版模板能夠無(wú)缺陷地脫模，需在母版模板表面涂覆一層防粘涂層，使其接觸角達(dá)到 80° 以上（通過(guò)去離子水滴接觸角測(cè)量法測(cè)得）。隨后，使用 EVG?120 旋涂/噴霧涂覆設(shè)備，通過(guò)旋涂工藝將工作模板材料直接涂覆在母版模板表面。

涂覆后的母版模板被層壓到帶有粘合劑涂層（背板）的透明聚合物薄膜上。工作模板材料的固化通過(guò)紫外光照射完成，可使用寬帶光源或 365 nm 波長(zhǎng)的 LED 光源。最后的脫模步驟以及母版模板的卸載是使用 EVG?7200 壓印系統(tǒng)完成的。由于工作模板聚合物 100% 轉(zhuǎn)移到了背板上，因此母版模板無(wú)需清洗。

在圖案化工藝中，工作模板被壓印到涂有紫外樹脂的基底上，該過(guò)程與工作模板的制造過(guò)程相同（使用 EVG?7200 壓印系統(tǒng)）。該工藝的一個(gè)特點(diǎn)是工作模板可在多次壓印工藝中重復(fù)使用，從而提高了批量制造的工藝效率。