热压印

热压印
热压工艺是在微纳米尺度获得并行复制结构的一种成本低而速度快的
方法，仅需一个模具，完全相同的结构可以按需复制到大的表面上。

热压印法的工艺过程分三步：压模制备、压印过程、图形转移。

其基本概念是用电子束刻印术或其他先进技术，把坚硬的压模毛坯加工成一个压模；然后在用来绘制纳米图案的基片上旋涂一层聚合物薄膜，将其放人压印机加热并且把压模压在基片上的聚合物薄膜上，再把温度降低到聚合物凝固点附近并且把压模与聚合物层相分离，就在基片上做出了凸起的聚合物图案(还
要稍作腐蚀除去凹处残留的聚合物)；图形转移是对上一步做成的压印件，
用常规的图形转移技术，把基片上的聚合物图案转换成所需材质的图案。

首先是压模制备，压模通常用Si，SiO2，氮化硅、金刚石等材料制成[7,8]。

这些材料具有很多优良的性质：高Knoop硬度、大压缩强度、大抗拉强度可以减少压模的变形和磨损；高热导率和低热膨胀系数，使得在加热过程中压模的热变形很小。

另外，重复的压印制作会污染压模，需要用强酸和有机溶剂来清洁压模，这就要求制作压模的材料是抗腐蚀的惰性材料。

压模的制作通常用高分辨电子束刻印术(EBL)，其过程是：先将做压模
的硬质材料制作成平整的片状毛坯，再在毛坯上旋涂一层电子束曝光抗蚀剂，并用电子束刻印术刻制出纳米图案，然后用刻蚀、剥离等常规的图形转移技术，把毛坯上的图案转换成硬质材料的图案。

然后压印，用纳米压印术制作纳米器件所用的基片，例如Si片、SiO2/Si 片、镀有金属底膜的Si片等，与通常光刻工艺所用的没什么不同。

热压主
要步骤如下：
1）聚合物被加热到它的玻璃化温度以上这样可减少在模压过程中聚合物粘性，增加流动性。

只有当温度到达其玻璃化温度以上，聚合物中大分子链段运动才能充分开展，使其相应处于高弹态，在一定压力下，就能迅速发生形变。

但温度太高也没必要，因为这样会增加模压周期，而对模压结构却没有明显改善，甚至会使聚合物弯曲而导致模具受损；
2）施加压力聚合物被图案化的模具所压。

在模具和聚合物间加大的压力可以填充模具中的空腔。

压力不能太小，否则，不能完全填充腔体；
3）模压过程结束后，整个叠层被冷却到聚合物玻璃化温度以下，以使图案固化，提供足够大的机械强度；
4）脱模。

压印后，原聚合物薄膜被压得凹下去的那些部分便成了极薄的残留聚合物层，为了露出它下面的基片表面，必须除去这些残留层，除去的方法是各向异性反应离子刻蚀。

接下来进行的是图案转移。

图案转移有两种主要方法，一是刻蚀技术，另一种是剥离技术。

刻蚀技术以聚合物为掩模，对聚合物下面层进行选择性刻蚀，从而得到图案。

剥离工艺一般先采用镀金工艺在表面形成一层金层，然后用有机溶剂进行溶解，有聚合物的地方要被溶解，于是连同它上面的金一起剥离．这样就在衬底表面形成了金的图案层，接下来还可以以金为掩模，进一步对金的下层进行刻蚀加工。

热压印相对于传统的纳米加工方法，具有方法灵活、成本低廉和生物相容的特点，并且可以得到高分辨率、高深宽比结构。

热压印的缺点是需要高温、高压，且即使在高温、高压下很长时间，对于有的图案，仍然只能导致聚合物的不完全位移，即不能完全填充印章的腔体。