旋转式无掩膜光刻系统研究及其应用

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滚动压印技术,因其分辨率高、可连续大规模压印,且加工成本低等特点,近年来得到广泛的运用,被誉为新一代压印技术。本文拟重点研究紫外压印中辊压模具制作的关键技术。  辊压模具制作中的关键是在圆柱表面加工出满足微米级精度要求的微结构。传统的加工方法成本较高,加工周期较长且工艺复杂,这些因素都极大地制约了滚动压印技术的发展。本文基于数字微镜器件,设计并搭建出一套的旋转式无掩膜光刻系统,用于辊压模具的快速制作。设计和搭建的系统,直线度控制在3μm以内,径向圆跳动控制在15μm以内,满足加工精度要求。基于该系统进行了实验验证以及一些特殊形貌微结构的制作,在铜制辊子表面加工微米级结构。结果表明,系统具有较好的精度和稳定性。  基于圆柱基底,进行一系列曝光实验,基于静态掩膜和平台联动,实现一些微结构阵列以及等截面螺旋线的制备。在此基础上,引入动态多帧掩膜切换,配合系统平台联动,实现变截面螺旋线微结构制备。  为了研究圆柱表面光刻胶热熔回流的机理,本文结合熔化-凝固模型算法和Volume of Fluid(VOF)二相流模型的特点,建立光刻胶柱面热回流模型并利用该模型对回流过程进行模拟。同时,本文分析了回流过程的四个阶段,实验与仿真结果较一致,表明在一定尺度下,柱面热回流是可行的。
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