本研究利用以壓印技術及聚焦離子束技術，來製作柵型結構光阻。壓印技術是目前可以不受到光學微影的物理限制，相當受到矚目的新興製造技術。本文在壓印製程研究中，以聚焦離子束技術來製造壓印時所需之石英模仁結構，搭配MEMS製程所使用的光阻材料（SU-8），以石英模仁來壓印光阻材料。以微差掃瞄熱卡計探討壓印此光阻材料所需的溫度，以及用低壓力研究壓印成型的光阻結構。本研究利用trichloro(1H, 1H, 2H, 2H- perfluorooctyl)silane (PFOTCS)在模具表面形成自組裝薄膜，其用途是在奈米微壓印製程中當作一反黏滯層以利脫模。並且利用接觸角系統來探究壓印製程中各接觸表面之表面能。結果證明了自組裝PFOTCS的mold在與光阻壓印完分開後，其光阻較少缺陷且表面粗糙度較低，這是因為PFOTCS 有較多的-CF2，導致表面能較低，是故分開效果較佳。本研究已成功地在石英母模上完成線寬為50nm~400nm之圖形，並成功地將母模上之圖形移轉到塗佈有光阻SU-8之基材上。

This research presents grating photoresist structures by imprint and focused ion beam (FIB) techniques. Imprint technique is not limited to the physical properties of optical lithography. In the imprinting process, the quartz mold designed for imprinting process is fabricated by focused ion beam techniques to imprint photoresist (SU-8). To select imprint temperature of resist by Differential Scanning Calorimetry, and several kind of pressure are tested and evaluated for imprint. In this study, trichloro(1H, 1H, 2H, 2H- perfluorooctyl)silane (PFOTCS) are used for self-assembled monolayers (SAM) on mold as releasing and anti-sticking layer for nanoimprint. We use contact angle system to discuss the surface energy of any contact surface. The results demonstrated that the resist surface revealed the lower defect and roughness after separation of imprinting mold with SAMs of PFOTCS monolayer, ascribed to the PFOTCS monolayer with a large amount of -CF2 resulted in lower surface energy. This research has successfully defined 50~400 nm width resist features on the mold and transferred to the polymer after imprinting.

目 錄
誌謝 I
中文摘要 II
英文摘要 III
目 錄 IV
圖 目 錄 VII
表 目 錄 X
第一章緒論 1
1 - 1 研究動機與背景 1
第二章文獻探討 3
2 - 1 奈米壓印的發展 3
2 - 1 - 1 熱壓型奈米壓印微影 3
2 - 1 - 2 光固化成型 6
2 - 2 自組裝抗沾黏層 7
2 - 3 接觸角量測 13
第三章材料與方法 16
3 - 1 實驗儀器及設備介紹 16
3 - 1 - 1 聚焦離子束 16
3 - 1 - 2 場放射型掃瞄式電子顯微鏡 17
3 - 1 - 3 濺鍍機 18
3 - 1 - 4 微差掃瞄熱卡計 19
3 - 1 - 5 光阻旋轉塗佈機 20
3 - 1 - 6 超音波清洗機 20
3 - 1 - 7 曝光機 21
3 - 1 - 8 油壓式熱壓機 21
3 - 1 - 9 加熱器（Hot plate） 22
3 - 1 - 10 精密電子天平 22
3 - 1 - 11 接觸角量測儀 23
3 - 2 實驗材料 23
3 - 2 - 1 模具材料 23
3 - 2 - 2 脫模劑 23
3 - 2 - 3 高分子材料 24
3 - 3 實驗流程 25
3 - 4 實驗方法 29
3 - 4 - 1 石英玻璃母模製備 29
3 - 4 - 2 石英玻璃的清洗與烘烤 29
3 - 4 - 3 於母模上沉積導電層 30
3 - 4 - 4 以FIB加工圖案 30
3 - 4 - 5 模具表面處理 32
3 - 4 - 6 高分子塗佈 33
3 - 4 - 7 軟烤 34
3 - 4 - 8 壓印 34
第四章實驗結果與討論 35
4 - 1 FIB加工模具討論 35
4 - 2 自組裝薄膜沉積 38
4 - 3 壓印光阻溫度設定 46
4 - 4 不同壓力壓印結構轉移 47
4 - 5 不同溫度壓印結果 61
4 - 6 重複使用後模具表面能變化 67
第五章結論與未來展望 70
5 - 1 結論 70
5 - 2 未來展望 72
附錄 73
參考文獻 74
圖 目 錄
圖2-1: 熱壓型奈米壓印微影簡圖 3
圖2-2: 滾壓式奈米壓印微影簡圖 5
圖2-3: 光固化成型奈米壓印微影簡圖 7
圖2-4: 表面處理之水解過程 10
圖2-5: 表面處理之吸附過程 11
圖2-6: 表面處理之聚合縮合過程 11
圖2-7: 有機氯矽烷在具有氫氧根的矽或者二氧化矽表面上之自發性化學反應 13
圖2-8: 接觸角示意圖 14
圖3-1: PFOTCS化學式 24
圖3-2: 對位用的圖檔 31
圖3-3: 50nm的圖檔、100nm的圖檔、200nm的圖檔 31
圖3-4: 400nm的圖檔 31
圖4-1: 預計線寬50nm，實際為68nm[蕭府岳,2007] 36
圖4-2: 預計線寬100nm，實際為111nm[蕭府岳,2007] 36
圖4-3: 預計線寬200nm，實際為220nm[蕭府岳,2007] 37
圖4-4: 預計線寬400nm，實際為423nm[蕭府岳,2007] 37
圖4-5: 表面處理後分布不均的高分子 39
圖4-6: 未使用脫模劑的壓印OM圖 40
圖4-7: 鋁薄膜與水的接觸角 42
圖4-8: 鋁薄膜與丙三醇的接觸角 42
圖4-9: 玻璃與水的接觸角 43
圖4-10: 玻璃與丙三醇的接觸角 43
圖4-11: 石英與水的接觸角 44
圖4-12: 石英與丙三醇的接觸角 44
圖4-13: 表面處理過的石英與水的接觸角 45
圖4-14: 表面處理過的石英與丙三醇的接觸角 45
圖4-15: SU-8熱譜圖 46
圖4-16: 2Kg/cm2壓印的OM圖 48
圖4-17: 3Kg/cm2壓印，得到線寬為394nm 49
圖4-18: 3Kg/cm2壓印，得到線寬為211nm 50
圖4-19: 3Kg/cm2壓印，得到線寬為108.8nm 51
圖4-20: 3Kg/cm2壓印，得到線寬為78.7nm 52
圖4-21: 4Kg/cm2壓印，得到線寬為394nm 53
圖4-22: 4Kg/cm2壓印，得到線寬為216nm 54
圖4-23: 4Kg/cm2壓印，得到線寬為99.4nm 55
圖4-24: 4Kg/cm2壓印，得到線寬為67.5nm 56
圖4-25: 5Kg/cm2壓印，得到線寬為396.9nm 57
圖4-26: 5Kg/cm2壓印，得到線寬為200.8nm 58
圖4-27: 5Kg/cm2壓印，得到線寬為114.4nm 59
圖4-28: 5Kg/cm2壓印，得到線寬為70.3nm 60
圖4-29: 5Kg/cm2的壓力下，以85℃壓印的十字對位圖案 62
圖4-30: 5Kg/cm2的壓力下，以120℃壓印的十字對位圖案 62
圖4-31: 5Kg/cm2的壓力下，以120℃壓印，得到線寬為390.7nm 63
圖4-32: 5Kg/cm2的壓力下，以120℃壓印，得到線寬為200.8nm 64
圖4-33: 5Kg/cm2的壓力下，以120℃壓印，得到線寬為120.1nm 65
圖4-34: 5Kg/cm2的壓力下，以120℃壓印，得到線寬為67.5nm 66
圖4-35: 未壓印過的模具與水的接觸角 68
圖4-36: 未壓印過的模具與丙三醇的接觸角 68
圖4-37: 壓印多次的模具與水的接觸角 69
圖4-38: 壓印多次的模具與丙三醇的接觸角 69


表 目 錄
表1: 單層自組裝常見之基材，配位體及鍵結後之結構 9
表2: 厚度與轉速參考表 34
表3: FIB加工預計線寬與實際線寬比較 38
表4: 表面能的比較 41
表5: 未使用與使用過後模具表面能的比較 67
表6: 模具與轉印結構線寬比較 73

參考文獻

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