三种典型纳米压印技术的工艺方法及其关键技术

      1.热压印

      热压印是早开发出的纳米压印技术，相对其他技术，它也是被研究的为充分，应用的为厂泛，是目前纳米压印技术的主流技术。

      1)、热压印模板的制备

      模板的制备是整个热压印过程当中关键的一-步，因为纳米压印技术的核心思想是图形的复制与转移，整个技术实现的前提是模板要具备高分辨率、稳定、可重复使用特性。目前分辨率高的曝光技术是电子束直写曝光技术，它的分辨率可高达5rm，其过程如下:(1)涂敷聚合物:将对电子束敏感的聚合物( 如PMMA)涂敷到平整的基底上; (2)制备聚合物图形:电子束按照预定的图形程序在聚合物表面扫描曝光，被曝光区域的聚合物断键或分解,溶解在特定的溶剂中。而未被扫描的区域则不溶(即显影)，在基底上制备聚合物图形; (3)转移聚合物图形:经过真空蒸镀金属、剥离、反应离子刻蚀等工序，将聚合物图形转移到金属或基底上。这里的基底材料通常是Si02。

      热压印模板要具备以下条件: 

      (1)高硬度:压模和撤模的过程中不容易变形和受损;

      (2)低膨胀系数:避免热膨胀程度不同及高压导致的图形变形; 

      (3)好的抗黏性能:压模时聚合物能全浸润模板表面，撤模时聚合物能与基底全分离。

      综合上述条件限制，热压印阶段模板通常选用Si和Si02,抗粘层则主要使用Cr、Ni、Al,其中Ni是目前实验证明坑粘效果好的金属保护层。

      2)、热压印胶的选择

      用作热压印胶的聚合物得满足以下三个条件:(1)聚合物是非晶态，可在外力作用下流动发生形变; (2)热膨胀系数和压力收缩系数要小; (3)相对于基底，有较高的干法刻蚀选择性。

      当然，其他类型的热压印胶也在逐渐被科学家们研制并应用到热压印技术当中。例如法国微电子技术中心的Gourgon c等人[7]研究的NEB22电子束抗蚀剂，它既具有高的干刻选择性，又表现出很好的可压印性，很有可能取代PIA材料。

      3)、加热聚合物至玻璃化温度以上

      当温度到达聚合物的玻璃化温度以上,聚合物中大分子链段运动可以充分开展，使其相应处于高弹态，在某些压力下，就能迅速发生形变。但温度又不宜过高，因为温度过高不仅增加了压模的周期，还对压模的结构起不到明显的改良，甚至可能使聚合物弯曲而导致模具受损。

      4)、压模:恒温加压，使流动的聚合物填充模具中的空腔，压力不宜太小，以防腔体不能被全填充。

      5)、冷却:冷却到聚合物玻璃化温度一下，使图案固化，提供足够大的机械强度。

      6)、脱模:脱模时要防止用力过度导致模具受损。

      7)、刻蚀:通过02RIE干法刻蚀去除残留的压印胶层，然后采用刻蚀技术进行图案转移。