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歷史雜誌

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逆式奈米轉印技術介紹

作者 鄭貴元陳佳盟,宋震國周大鑫楊文賢

刊登日期:2008/09/01

摘要

本文主要是介紹逆式奈米轉印技術的起源、製程特色、相關應用及目前國內外的研究現況。首先,在技術起源的部分,將引用美國密西根大學彭教授的研究成果,並介紹三種主要的逆式壓印製程及其特色,另外將介紹目前學術界與產業界相關的應用以及國內外研究單位的研發現況。逆式奈米壓印技術與傳統奈米壓印製程相較之優勢是在於能在軟性基材上,製作所需的圖案;三種主要的逆式奈米轉印技術的種類,分別是熱壓式(embossing)、沾印式(inking)與全層轉印式(whole-layer transfer),此三種轉印製程的差異性在於模具上的高分子層覆蓋模具平面之平坦度。在逆式奈米轉印技術的相關應用,生物檢測、DNA 定位及微流道製作是目前的主流,而在目前國內外之研究方面,除了台灣之外,美國與韓國皆投注相當心力在此領域。未來,最新的製程技術將把轉印物由單純的高分子材料轉變為金屬或是多功能性的材料,同時也探討此技術在軟性電子產業的應用契機。

Abstract

The article discusses the origin, process, applications and current researches of reversed nanoimprint technology. Firstly, about the origin, the research performance of Peng, department of electrical engineering and computer science, solid state electronic lab, the University of Michigan, Ann Arbor, Michigan, will be cited. Then three different pattern-transfer modes of reversed nanoimprint technology which Peng developed will be introduced, too. Besides, the related applications and researches of reversed nanoimprint technology in academia and industrial circles will be referred. The reversed nanoimprint technology offers an advantage over conventional nanoimprinting by allowing imprinting onto substrates that cannot be easily spin coated, such as flexible polymer substrates. Three different kinds pattern-transfer modes as following are embossing, inking and whole-layer transfer. These three nanoimprinting modes have been quantitatively correlated with the surface planarization of the mold after polymer coating. About the related applications of reversed nanoimprint technology, microelectronic and biomedical devices, DNA orientation and micro channel fabrication should be useful. About the research status, including Taiwan, US and South Korea invested lots of time and money in developing reversed nanoimprint technology. Besides, to replace polymer with metal as the transfer layer is the latest process of reversed nanoimprint technology. It titled direct metallic reversed nanoimprint technology. In this article, it will be discussed.

前言

數十年來微電子產業發展的最大特徵,即在結構形成過程中,圖形轉移所需曝光光源波長不斷地降低,以避免因光學繞射現象造成曝光失敗或圖形模糊。但是當圖案結構由微米進入奈米級尺寸,使用傳統的光學曝光方式,即將達到光源波長的極限,因此採用其他波長更小的光束或能量束勢在必行[1]。

2003年2月,MIT Technology Review報導指出奈米壓印微影技術(Nanoimprint lithography)是將改變世界的十大新興技術之一[2]。奈米壓印微影技術在1995 年首次提出[3],因為能製造出 10nm 以下的奈米結構,並且可以在大面積上快速成型,成本也低於傳統光學微影技術,因此有可能達到商業化的要求,甚至可以取代光學微影的技術,所以有人認為奈米壓印微影技術是下一世代微影技術(Next generation lithography, NGL)[4]。奈米壓印原為因應半導體製程中光學微影技術面臨之繞射極限,所發展出來的新技術,但是自 1995 年 Chou[3]首先於 Applied Physics Letter 發表以來已超過 12 年,至今該技術仍然未達實用階段,其原因相當複雜,無法做到多層結構是相當重要的因素之一[5]。

2002 年,Pang 等人發表逆式奈米轉印技術(reversed nanoimprint technology)[6],此製程克服了多層結構的限制,其製作方法乃是在模具上製作一層高分子層,再將該層以適當溫度及壓力轉印至基材上,因此可以不斷重複製程,製作出堆疊的高分子層。相較於傳統奈米壓印製程僅能將轉印層製作於硬質基材上,逆式奈米轉印技術僅需較輕的壓印力道,因而可以於軟性基材上製作奈米尺寸之圖案結構。

本文將先介紹逆式奈米壓印技術之相關製程及發展現況以及現階段逆式奈米壓印技術的應用。

 

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