CN101770165A

CN101770165A - 一种压印模板

Info

Publication number: CN101770165A
Application number: CN200910044950A
Authority: CN
Inventors: 刘彦伯; 钮晓鸣; 宋志棠; 闵国全; 周伟民; 张静; 万永中; 张挺; 李小丽; 张剑平; 施利毅; 刘波; 封松林
Original assignee: SHANGHAI NANOTECHNOLOGY PROMOTION CENTER; Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology of CAS
Current assignee: SHANGHAI NANOTECHNOLOGY PROMOTION CENTER; Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology of CAS
Priority date: 2009-01-06
Filing date: 2009-01-06
Publication date: 2010-07-07

Abstract

本发明提供一种廉价的压印模板，属于微纳制造领域。其特征在于：在硬质基底表面覆盖图形化材料层，先将图形化材料层图形化，然后对图形化表面修饰处理，之后直接用作压印模板。这种压印硬模板制作方法与目前常用的电子束直写等技术方法相比，具有成本低、周期短、工艺简单的显著特点。可以广泛应用于纳米级、高密度表面纳米结构加工与研究中，在半导体照明、高密度存储等领域前景广阔。

Description

一种压印模板

技术领域

本发明涉及一种廉价的压印模板，属于纳米制造领域。

背景技术

随着芯片特征尺寸的减小，传统光学光刻正面临成本和技术的巨大压力，而纳米压印技术以成本低、效率高、简单易行的突出优势，在纳米加工领域凸显出强大竞争力和广阔应用前景。纳米压印技术用具有纳米图案的模板将基片上的聚合物薄膜压出纳米级图形，再对压印件进行常规的刻蚀、剥离等加工，最终制成纳米结构和器件，这项技术可以大批量重复性地在大面积衬底上制备纳米结构，并且所制作出的高分辨率图案均匀性和重复性好、易与传统IC工艺兼容，适于产业化。但目前的高精密压印模板往往通过电子束直写和掩膜蚀刻等技术将图形转移到硅基底或石英玻璃基底上，然后去掉转移层。使得纳米级压印模板制备周期长、成本高，一块1平方厘米的纳米级模板至少三～四个月、数十万人民币，高昂的成本严重制约着纳米压印研究。

而光学掩膜制造工艺成熟，但压印模板一直要求去掉光学掩膜层实现基体表面图形化，特别是冷压印模板要做到石英玻璃表面精密图形化技术要求很高。

本发明思想是将转移层图形化后，经过图形表面修饰处理，之后直接作模板压印，既省去了基体蚀刻的工序，又保证了图形化精度；既节约了成本，又提高了效率。本发明提出的方法，可以有效解决纳米结构模板制作难题，能够广泛应用于纳米级、高密度表面纳米结构加工与研究中，在半导体照明、高密度存储等领域前景广阔。

发明内容

本发明目的在于提供一种廉价的压印模板，其特征是：在硬质基底表面覆盖图形化材料层，先将图形化材料层图形化，然后对图形化材料表面修饰处理，之后直接用作压印工艺中的压印模板。

本发明的实现过程：

1、硬质基底材料：准备一块石英玻璃或其他玻璃、氮化镓或其他氮化物、蓝宝石或其他宝石、硅及其化合物、砷化物、陶瓷、钨或其他金属或其化合物中的一种或多种组合材料作为硬质材料层，保证其表面平整、清洁，能满足后续工艺要求，外形为0.1～6英寸，厚度在1μm～5mm之间。

2、覆盖图形化层：首先在硬质基底材料表面覆盖黏合层，厚度在0～500μm之间，通过旋涂、蒸镀、溅射或沉积等半导体工艺形成；然后通过蒸镀、溅射或沉积等半导体工艺形成图形化层(图1)。图形化层是下列材料的一种或多种组合：钛、金、钨、铬、镍、铝或其他金属及其化合物；硅及其化合物；氮化物、砷化物。图形化层厚度在1nm～2mm之间。

3、图形化层图形化：通过曝光、显影、蚀刻、自组装、嵌断聚合、氧化法或其他半导体工艺中的一种或多种组合，将图形化层图形化(图2)。其特征是：图形化图案特征尺寸在1nm～10mm之间。

4、对图形化层表面修饰处理：用氟基化合物或其他能降低所述图形化层表面能的化合物通过低压喷涂法或气相沉积法或液相沉积法对图形化表面进行修饰处理，形成一层修饰膜(图3)。其特征是：降低图形化表面的表面能，保证压印复型精度。

5、直接用作压印工艺的模板：其特征是：将上述制作和修饰获得的模板直接用于压印工艺，在不同衬底表面压印出复型结构(图4)。所述压印工艺包括冷压印(含紫外压印)、热压印、微接触印刷。所述衬底材料为硅或其化合物、玻璃、氮化镓或其他氮化物、蓝宝石或其他宝石、砷化物、钨或其他金属或金属化合物中的一种或多种组合，所述衬底材料表面覆盖图形转移层，厚度在0～1mm之间。所述衬底和转移层之间有黏附层，厚度在0～100μm之间。

6、直接作为母模复制聚合物软模板，所述软模材料为PDMS或PMMA或其改性化合物或其他高分子聚合物中的一种或多种组合(图5)。

附图说明

图1覆盖有黏合层、图形化层的硬质基底；

图2图形化层图形化；图3表面修饰；图4压印；

图5软模复制。

附图中符号说明：

1：硬质材料层 2：黏合层 3：图形化层 4：图形化孔结构

5：修饰膜 6：压印胶复型结构 7：基片

8：软模结构 9：软模基底

具体实施方式

下面通过具体实施例进一步阐明本发明的实质性特点和显著进步，但决非限制本发明，本发明也决非仅局限于实施例。

实施例一：

1、首先在1mm厚2英寸石英玻璃表面通过溅射沉积一层铬(图1)，厚150nm。

2、接着在铬层表面旋涂一层光刻胶后在电子束曝光机上用掩膜曝光、显影、蚀刻使铬层图形化，蚀刻到图案底部露出石英玻璃表面为止(图2)。

3、用气相沉积法进行修饰处理，修饰剂为CF3-(CF2)7-(CH2)2-SiCl3(图3)。

5、用作冷压印工艺模板：在硅基底表面涂敷一层压印胶AMONIL04，在紫外纳米压印机上压印复型，得到硅基压印胶复型图案(图4)。

实施例二：

1、首先在1mm厚2英寸硅片表面通过溅射沉积一层镍(图1)，200nm厚。

2、接着在镍层表面旋涂一层光刻胶后在电子束曝光机上用掩膜曝光、显影、蚀刻使铬层图形化，蚀刻到图案底部露出硅基表面为止(图2)。

3、用低压喷涂法进行修饰处理，形成一层修饰膜来降低其表面能。修饰剂为CF3-(CF2)7-(CH2)2-SiCl3(图3)。

4、用作热压印工艺模板：在蓝宝石基底表面涂敷一层压印胶PMMA，在热压印机上压印复型，得到蓝宝石基底压印胶复型图案(图4，)。

上述实施例将有助于理解本发明，但并不限制本发明的内容。

Claims

1.一种廉价的压印模板，其特征是：在硬质基底表面覆盖图形化层，先将图形化层图形化，然后对图形化材料表面修饰处理，之后直接作压印工艺中的压印模板。

2.按照权利要求1所述的硬质基底表面覆盖图形化材料层，其特征是：

(1)所述硬质基底材料为石英玻璃或其他玻璃、氮化镓或其他氮化物、蓝宝石或其他宝石、硅及其化合物、砷化物、陶瓷、钨或其他金属及其化合物中的一种或多种组合。硬质材料厚度在1μm～10mm之间。

(2)所述图形化材料层是下列材料的一种或多种组合：钛、金、钨、铬、镍、铝或其他金属及其化合物；硅及其化合物；氮化物、砷化物。图形化材料层厚度在1nm～2mm之间。

(3)所述硬质基底材料和图形化材料层之间有黏合层，是钛、铬、或其他金属及其化合物的一种或多种组合，厚度在0～500μm之间。

3.按照权利要求1所述将图形化材料层图形化，其特征是：图形化后图案特征尺寸在1nm～10mm之间。

4.按照权利要求1所述对图形化表面修饰处理，其特征是：为了改变图形化表面材料及基底材料的物理化学性能或降低其表面能，保证压印复型精度。

5.按照权利要求1所述直接作压印工艺中的压印模板，其特征是：将上述制作和修饰获得的模板直接用于压印工艺，在不同衬底表面压印出复型结构。所述压印工艺包括冷压印(含紫外压印)、热压印、微接触印刷。所述衬底材料为硅或其化合物、玻璃、氮化镓或其他氮化物、蓝宝石或其他宝石、砷化物、钨或其他金属或金属化合物中的一种或多种组合，所述衬底材料表面覆盖压印胶层厚为0～10μm，所述衬底和压印胶层之间增加黏附层，黏附层厚为0～1μm。

6.按照权利要求1所述的模板，可以直接用于软模复制的母模，软模材料包括下列一种或多种组合：PDMS、PMMA及其改性化合物；高分子聚合物。