CN103576449A - 一种用于纳米压印的复合模板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于纳米压印技术领域，具体公开了一种用于纳米压印的复合模板及其制备方法，目的在于制作出一种尺度小、面积大、易于脱模、可重复使用的纳米压印模板。首先通过热压印制备弹性体薄膜；其次通过热压印在弹性体薄膜表面获得纳米结构；再通过PECVD的方法在该纳米结构上沉积一层二氧化硅渐变层；最后用氯硅烷进行防粘，从而制得复合模板。本发明的复合模板具有二氧化硅层，其较高的弹性模量保证了高的分辨率，而弹性较好的弹性体层提高了压印时与衬底贴合的紧密性。

Description

一种用于纳米压印的复合模板及其制备方法

技术领域

本发明属于纳米压印技术领域，具体涉及纳米压印中弹性体模板及其制备方法。

背景技术

随着半导体产业的发展，对于图像转移的可靠性要求越来越高。当前，光刻技术已经在45nm节点形成了瓶颈；而电子束直写技术成本较高。另外一种微纳制造技术——纳米压印技术具有高产量、低成本、工艺简单的优点，从而受到广泛关注。

在纳米压印技术中，作为压印图案最初载体的模板直接影响了压印结构的质量。只有高质量的模板才能保证高质量的压印图形。因此，如何制作出尺度小、面积大、易于脱模、可重复使用的模板是纳米压印技术研究的重要课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可用于纳米压印技术的质量优良的复合模板，以及一种制备该模板的方法，其制备过程简单、有效。

本发明采用的技术方案如下：

一种用于纳米压印的复合模板，包括弹性体的结构模板，在弹性体的结构模板上还依次制备有二氧化硅渐变层和防粘层。

上述复合模板的制备方法，包括如下步骤：

1）将弹性体通过热压印制成表面光滑平整的薄膜：

a）称量一定质量的弹性体，将其置于两层洁净的PET薄膜之间，置于压印仪腔内，设置温度压强，通过热压使弹性体形成薄膜；

b）将上一步初步成形的薄膜置于两片防粘硅片之间，再次通过热压形成光滑的弹性体薄膜；

2）通过镍模板的压印，在弹性体薄膜表面形成纳米结构：

将弹性体弹性体与镍模板紧密贴合，置于压印仪腔内，使用热压印将镍模板上的纳米结构转移到弹性体薄膜表面；

3）在弹性体薄膜表面形成的纳米结构上沉积一层二氧化硅渐变层，形成复合结构；

a）活化清洗基体表面：将基体置于等离子体装置腔室内，抽真空至1.0×10^-4Pa～1.0×10^-3Pa之后通入氩气至真空度为1.5Pa～2.0Pa，打开射频电源，功率设定为100W～400W，用氩等离子体对基体表面进行活化清洗，清洗时间为5-10分钟；

b）沉积薄膜：步骤a）完成后，停止氩气通入，通入SiH₄和N₂O的混合气体至压强为4.0Pa～6.0Pa，打开射频电源，功率设定为150～300W，采用等离子体化学气相沉积方法沉积1～5分钟即获得二氧化硅渐变层薄膜；其中SiH₄和N₂O的质量流量百分比分别为8%～21%、79%～92%；

4）在复合结构表面使用氯硅烷进行防粘处理，形成所述复合模板：

a）使用氧气ICP处理复合结构表面60s，使表面形成硅羟基，

b）将复合结构放入干燥器中，在干燥器内滴入一至二滴防粘试剂，静置24小时使其挥发至复合结构表面。

本发明能够制作出一种尺度小、面积大、易于脱模、可重复使用的纳米压印模板，使用该复合模板制备压印图案具有以下有益效果：

1）复合模板的二氧化硅层较高的弹性模量保证了高的分辨率，而弹性较好的弹性体层提高了压印是与衬底贴合的紧密性；

2）可以使用不含硅的压印胶制作复合模板弹性体层；

3）二氧化硅与弹性体之间结合能较高，比较容易在弹性体表面形成二氧化硅薄膜。

附图说明

图1是二氧化硅-弹性体复合模板制备流程示意图；1-防粘硅片；2-SEBS弹性体；3-镍模板；4-二氧化硅渐变层；5-防粘层。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。

（一）二氧化硅-弹性体复合模板的制备：

1）将弹性体（以SEBS为例）通过热压印制成表面光滑平整的薄膜：

a）称量3.2g的弹性体，将其置于两层洁净的PET薄膜之间，置于压印仪腔内，设置温度200℃，压强0.1MPa，通过热压使弹性体形成薄膜；

b）将上一步初步成形的薄膜置于两片4英寸的防粘硅片之间，再次通过热压形成光滑的弹性体薄膜。

2）利用电镀获得的镍模板压印，在薄膜表面形成纳米点阵结构：

将弹性体与镍模板紧密贴合，置于压印仪腔内，使用热压印将镍模板上的结构转移到弹性体表面；

3）在纳米点阵结构上沉积一层二氧化硅渐变层，形成复合结构；

a）活化清洗基体表面：将基体置于等离子体装置腔室内，抽真空至1.0×10-4Pa～1.0×10-3Pa之后通入氩气至真空度为1.5Pa～2.0Pa，打开射频电源，功率设定为100W～400W，用氩等离子体对基体表面进行活化清洗，清洗时间为5-10分钟；

b）沉积薄膜：步骤a）完成后，停止氩气通入，通入SiH4和N2O的混合气体至压强为4.0Pa～6.0Pa，打开射频电源，功率设定为150～300W，采用等离子体化学气相沉积方法沉积1～5分钟即获得所述的二氧化硅薄膜；其中SiH4和N2O的质量流量百分比分别为8%～21%、79%～92%；

4）复合结构表面使用氯硅烷进行防粘，形成复合模板：

a）使用氧气ICP处理复合结构表面60s，使表面形成硅羟基，

b）将复合结构放入干燥器中，在干燥器内滴入一至二滴防粘试剂，静置24小时使其挥发至复合结构表面。

（二）利用上述制备的二氧化硅-弹性体复合模板进行纳米压印。

a）衬底准备：用玻璃刀切取适当大小的硅片，并用氮气枪清洁其表面；

b）旋涂PMMA溶液：调节匀胶机转速为3000r/s，将硅片放在匀胶机上,在硅片上滴适量质量分数为2%的PMMA溶液，并按下吸片按钮，然后开始旋涂；

c）旋涂UV胶：在烘干的PMMA膜上层旋涂一层UV胶的叔丁酯溶液；

d）紫外曝光：将复合模板压入光刻胶中，整体置于紫外灯下，先用挡板挡住紫外灯，打开紫外灯,预热两分钟；然后取下挡板曝光一分钟；

e）脱膜：将复合模板从基底移除，表征胶层结构。

Claims (2)

1.一种用于纳米压印的复合模板，包括弹性体的结构模板，其特征在于，在弹性体的结构模板上依次制备有二氧化硅渐变层和防粘层。

2.如权利要求1所述一种用于纳米压印的复合模板的制备方法，包括如下步骤：

1）将弹性体通过热压印制成表面光滑平整的薄膜：

a）称量一定质量的弹性体，将其置于两层洁净的PET薄膜之间，置于压印仪腔内，设置温度压强，通过热压使弹性体形成薄膜；

b）将上一步初步成形的薄膜置于两片防粘硅片之间，再次通过热压形成光滑的弹性体薄膜；

2）通过镍模板的压印，在弹性体薄膜表面形成纳米结构：

将弹性体弹性体与镍模板紧密贴合，置于压印仪腔内，使用热压印将镍模板上的纳米结构转移到弹性体薄膜表面；

3）在弹性体薄膜表面形成的纳米结构上沉积一层二氧化硅渐变层，形成复合结构；

a）活化清洗基体表面：将基体置于等离子体装置腔室内，抽真空至1.0×10^-4Pa～1.0×10^-3Pa之后通入氩气至真空度为1.5Pa～2.0Pa，打开射频电源，功率设定为100W～400W，用氩等离子体对基体表面进行活化清洗，清洗时间为5-10分钟；

b）沉积薄膜：步骤a）完成后，停止氩气通入，通入SiH₄和N₂O的混合气体至压强为4.0Pa～6.0Pa，打开射频电源，功率设定为150～300W，采用等离子体化学气相沉积方法沉积1～5分钟即获得二氧化硅渐变层薄膜；其中SiH₄和N₂O的质量流量百分比分别为8%～21%、79%～92%；

4）在复合结构表面使用氯硅烷进行防粘处理，形成所述复合模板：

a）使用氧气ICP处理复合结构表面60s，使表面形成硅羟基，

b）将复合结构放入干燥器中，在干燥器内滴入一至二滴防粘试剂，静置24小时使其挥发至复合结构表面。