微纳电子技术、高性能玻璃、高性能显示器件、生物检测等领域对大面积微纳特征结构图形化有着广泛的市场需求,但是现有的微纳制造技术难以高效、低成本、批量化实现大面积微纳特征结构图形化。虽然纳米压印光刻技术已被认为是当前最具工业化应用前景的微纳米制造技术之一,但是大面积纳米压印受力不均、模具与非平整衬底共形接触能力差、大面积纳米压印脱模困难、模具与压印材料接触区域气泡缺陷等难题严重制约着纳米压印广泛工业化应用。因此,针对大面积纳米压印光刻技术现有问题开展研究、提出新的压印方法,以实现在大面积、非平整衬底表面高质量、低成本的批量化制造微纳米特征结构,对于微纳技术的发展有着重要意义。针对大面积纳米压印目前所面临的诸多难题,课题组基于整片晶圆纳米压印光刻工艺,利用复合软模具进行大面积非平整衬底纳米结构图形化;并自主研发8英寸整片晶圆纳米压印光刻机(NIL-200)。针对该压印方法,本文从揭开式脱模机理和规律、大面积共形接触纳米压印复合软模具、整片晶圆纳米压印设备参数优化以及压印实验等四个方面开展研究。脱模是压印工艺的关键步骤,对于压印图形的面积、质量、缺陷控制以及模具使用寿命有着重要的影响;揭开式脱模已经被证实是实现大面积纳米压印最为有效的一种脱模方法。基于接触固体界面粘附能理论,建立了气体辅助揭开式脱模力预估模型;基于应变能法和脱模过程中能量守恒定律,建立了气体辅助式脱模临界脱模速度理论模型。利用ABAQUS工程数值模拟软件,揭示了纳米压印工艺参数(脱模力、脱模角度、脱模速度)对揭开式脱模的影响和规律。基于复合软模具大面积纳米压印是一种高效、低成本和批量化制造大面积微纳米结构的新方法,已经被看作是最具有工业化应用前景的微纳制造技术。针对复合软模具与非平整衬底共形接触压印,基于薄板弯曲理论,建立了复合软模具变形理论模型。利用ABAQUS工程模拟软件,揭示了模具几何特征、材料属性以及压印工艺要素对于复合软模具变形的影响及其规律。提出了大面积纳米压印复合软模具设计准则。在光刻机NIL-200的压印过程中,复合软模具的弯曲变形决定着密闭气腔室中模具与衬底的初始距离以及工作台的上升高度,进而对压印设备关键参数的设置、压印图形的质量以及图形化面积有着重要的影响。基于复合软模具在密闭气腔室中的变形规律,利用ABAQUS工程模拟软件,确定出复合软模具与衬底的初始距离。基于复合软模具与非平整衬底的共形接触压印,优化出衬底与模具合适的接触面。基于复合软模具与非平整衬底共形接触压印,通过压印实验验证大面积纳米压印复合软模具研究以及压印设备参数优化的研究结果;分别采用特征结构为微米级别和纳米级别的母模板进行实验,均得到了高质量的压印图形。