一種壓印模板的製作方法
2023-07-19 16:18:21 2
專利名稱：一種壓印模板的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種廉價的壓印模板，屬於納米製造領域。
背景技術：
隨著晶片特徵尺寸的減小，傳統光學光刻正面臨成本和技術的巨大壓力，而納米 壓印技術以成本低、效率高、簡單易行的突出優勢，在納米加工領域凸顯出強大競爭力和廣 闊應用前景。納米壓印技術用具有納米圖案的模板將基片上的聚合物薄膜壓出納米級圖 形，再對壓印件進行常規的刻蝕、剝離等加工，最終製成納米結構和器件，這項技術可以大
批量重複性地在大面積襯底上製備納米結構，並且所製作出的高解析度圖案均勻性和重複 性好、易與傳統IC工藝兼容，適於產業化。但目前的高精密壓印模板往往通過電子束直寫 和掩膜蝕刻等技術將圖形轉移到矽基底或石英玻璃基底上，然後去掉轉移層。使得納米級 壓印模板製備周期長、成本高，一塊1平方釐米的納米級模板至少三 四個月、數十萬人民 幣，高昂的成本嚴重製約著納米壓印研究。 而光學掩膜製造工藝成熟，但壓印模板一直要求去掉光學掩膜層實現基體表面圖
形化，特別是冷壓印模板要做到石英玻璃表面精密圖形化技術要求很高。 本發明思想是將轉移層圖形化後，經過圖形表面修飾處理，之後直接作模板壓印，
既省去了基體蝕刻的工序，又保證了圖形化精度；既節約了成本，又提高了效率。本發明提
出的方法，可以有效解決納米結構模板製作難題，能夠廣泛應用於納米級、高密度表面納米
結構加工與研究中，在半導體照明、高密度存儲等領域前景廣闊。
發明內容
本發明目的在於提供一種廉價的壓印模板，其特徵是在硬質基底表面覆蓋圖形
化材料層，先將圖形化材料層圖形化，然後對圖形化材料表面修飾處理，之後直接用作壓印
工藝中的壓印模板。 本發明的實現過程 1、硬質基底材料準備一塊石英玻璃或其他玻璃、氮化鎵或其他氮化物、藍寶石或 其他寶石、矽及其化合物、砷化物、陶瓷、鴇或其他金屬或其化合物中的一種或多種組合材 料作為硬質材料層，保證其表面平整、清潔，能滿足後續工藝要求，外形為0. 1 6英寸，厚 度在1 u m 5mm之間。 2、覆蓋圖形化層首先在硬質基底材料表面覆蓋黏合層，厚度在0 500iim之間， 通過旋塗、蒸鍍、濺射或沉積等半導體工藝形成；然後通過蒸鍍、濺射或沉積等半導體工藝 形成圖形化層(圖1)。圖形化層是下列材料的一種或多種組合鈦、金、鎢、鉻、鎳、鋁或其 他金屬及其化合物；矽及其化合物；氮化物、砷化物。圖形化層厚度在lnm 2mm之間。
3、圖形化層圖形化通過曝光、顯影、蝕刻、自組裝、嵌斷聚合、氧化法或其他半導 體工藝中的一種或多種組合，將圖形化層圖形化(圖2)。其特徵是圖形化圖案特徵尺寸 在lnm 10mm之間。
4、對圖形化層表面修飾處理用氟基化合物或其他能降低所述圖形化層表面能的
化合物通過低壓噴塗法或氣相沉積法或液相沉積法對圖形化表面進行修飾處理，形成一層
修飾膜(圖3)。其特徵是降低圖形化表面的表面能，保證壓印復型精度。
5、直接用作壓印工藝的模板其特徵是將上述製作和修飾獲得的模板直接用於壓
印工藝，在不同襯底表面壓印出復型結構(圖4)。所述壓印工藝包括冷壓印(含紫外壓印)、
熱壓印、微接觸印刷。所述襯底材料為矽或其化合物、玻璃、氮化鎵或其他氮化物、藍寶石或其
他寶石、砷化物、鎢或其他金屬或金屬化合物中的一種或多種組合，所述襯底材料表面覆蓋圖
形轉移層，厚度在0 lmm之間。所述襯底和轉移層之間有黏附層，厚度在0 100iim之間。
6、直接作為母模複製聚合物軟模板，所述軟模材料為PDMS或PMMA或其改性化合 物或其他高分子聚合物中的一種或多種組合(圖5)。
圖1覆蓋有黏合層、圖形化層的硬質基底； 圖2圖形化層圖形化；圖3表面修飾；圖4壓印； 圖5軟模複製。 附圖中符號說明 l:硬質材料層2:黏合層 3:圖形化層 4:圖形化孔結構 5:修飾膜 6:壓印膠復型結構7 :基片 8:軟模結構 9:軟模基底
具體實施例方式
下面通過具體實施例進一步闡明本發明的實質性特點和顯著進步，但決非限制本
發明，本發明也決非僅局限於實施例。 實施例一 1、首先在lmm厚2英寸石英玻璃表面通過濺射沉積一層鉻(圖l)，厚150nm。
2、接著在鉻層表面旋塗一層光刻膠後在電子束曝光機上用掩膜曝光、顯影、蝕刻 使鉻層圖形化，蝕刻到圖案底部露出石英玻璃表面為止(圖2)。 3、用氣相沉積法進行修飾處理，修飾劑為CF3- (CF2) 7_ (CH2) 2_SiC13 (圖3)。
5、用作冷壓印工藝模板在矽基底表面塗敷一層壓印膠AM0NIL04，在紫外納米壓 印機上壓印復型，得到矽基壓印膠復型圖案(圖4)。
實施例二 1、首先在lmm厚2英寸矽片表面通過濺射沉積一層鎳(圖1) ， 200nm厚。 2、接著在鎳層表面旋塗一層光刻膠後在電子束曝光機上用掩膜曝光、顯影、蝕刻
使鉻層圖形化，蝕刻到圖案底部露出矽基表面為止(圖2)。 3、用低壓噴塗法進行修飾處理，形成一層修飾膜來降低其表面能。修飾劑為 CF3- (CF2)7-(CH2)2_SiC13(圖3)。 4、用作熱壓印工藝模板在藍寶石基底表面塗敷一層壓印膠PMMA，在熱壓印機上
壓印復型，得到藍寶石基底壓印膠復型圖案(圖4，)。 上述實施例將有助於理解本發明，但並不限制本發明的內容。
權利要求
一種廉價的壓印模板，其特徵是在硬質基底表面覆蓋圖形化層，先將圖形化層圖形化，然後對圖形化材料表面修飾處理，之後直接作壓印工藝中的壓印模板。
2. 按照權利要求1所述的硬質基底表面覆蓋圖形化材料層，其特徵是(1) 所述硬質基底材料為石英玻璃或其他玻璃、氮化鎵或其他氮化物、藍寶石或其他寶 石、矽及其化合物、砷化物、陶瓷、鎢或其他金屬及其化合物中的一種或多種組合。硬質材料厚度在lym 10mm之間。(2) 所述圖形化材料層是下列材料的一種或多種組合鈦、金、鎢、鉻、鎳、鋁或其他金 屬及其化合物；矽及其化合物；氮化物、砷化物。圖形化材料層厚度在lnm 2mm之間。(3) 所述硬質基底材料和圖形化材料層之間有黏合層，是鈦、鉻、或其他金屬及其化合 物的一種或多種組合，厚度在0 500 ii m之間。
3. 按照權利要求1所述將圖形化材料層圖形化，其特徵是圖形化後圖案特徵尺寸在 lnm 10mm之間。
4. 按照權利要求1所述對圖形化表面修飾處理，其特徵是為了改變圖形化表面材料 及基底材料的物理化學性能或降低其表面能，保證壓印復型精度。
5. 按照權利要求1所述直接作壓印工藝中的壓印模板，其特徵是將上述製作和修飾 獲得的模板直接用於壓印工藝，在不同襯底表面壓印出復型結構。所述壓印工藝包括冷壓 印(含紫外壓印)、熱壓印、微接觸印刷。所述襯底材料為矽或其化合物、玻璃、氮化鎵或其 他氮化物、藍寶石或其他寶石、砷化物、鴇或其他金屬或金屬化合物中的一種或多種組合，所述襯底材料表面覆蓋壓印膠層厚為0 10iim，所述襯底和壓印膠層之間增加黏附層，黏 附層厚為0 liim。
6. 按照權利要求1所述的模板，可以直接用於軟模複製的母模，軟模材料包括下列一 種或多種組合PDMS、PMMA及其改性化合物；高分子聚合物。
全文摘要
本發明提供一種廉價的壓印模板，屬於微納製造領域。其特徵在於在硬質基底表面覆蓋圖形化材料層，先將圖形化材料層圖形化，然後對圖形化表面修飾處理，之後直接用作壓印模板。這種壓印硬模板製作方法與目前常用的電子束直寫等技術方法相比，具有成本低、周期短、工藝簡單的顯著特點。可以廣泛應用於納米級、高密度表面納米結構加工與研究中，在半導體照明、高密度存儲等領域前景廣闊。
文檔編號G03F7/00GK101770165SQ200910044950
公開日2010年7月7日 申請日期2009年1月6日 優先權日2009年1月6日
發明者萬永中, 劉彥伯, 劉波, 周偉民, 宋志棠, 封松林, 張劍平, 張挺, 張靜, 施利毅, 李小麗, 鈕曉鳴, 閔國全 申請人:上海市納米科技與產業發展促進中心;中國科學院上海微系統與信息技術研究所