纳米压印技术的研究

纳 米 压 印 中用 的光 刻 胶 ，不 同于 常 规 光 学 光 刻 所 用 的光
刻胶 ， 除要求易处理性和与衬底结合 良好外 ， 还要求好 的热稳
聚甲基丙烯酸 甲脂Hale Waihona Puke Baidu） ，再用 已刻有 目标纳米图形的硬 “ 印章 ”
（ ＳＯ “ 如 ｉ：图章 ” 在一定 的温度（ ） 必须高 于聚合物 的“ 软化” 温
“ 明尼苏达大学纳米结构实验室 ” １９ 从 ９ ５年开始 ， 行了开创 进
性 的 研 究 ，提 出 并 展 示 了 一 种 叫 “ 米 压 印 ” Ｎ ｎｉ ｐｉｔ 纳 （ ａｏｍ ｒ ｎ Ｌｔｏｒｐ ｙ 的新 技 术 ｉ ｇ ｈ） ｈ ａ 。 “ 米 压 印” 一 种 全新 的 纳米 图 形 复 制方 法 。其 特 点 是 纳 是
度 Ｇａｓｔ ｓｉ ｅ ｐｒｔ ｅ 和 压 力 下 ， “ 印 ” Ｉ ｐｉｔ ｌ —ｒ ｉｏ Ｔ ｍ ｅａ ｒ） ｓ ａ ｔｎ ｎ ｕ 去 压 （ｍ ｒ ） ｎ
定性 、 黏度低 、 易于流动和好 的抗 干法刻蚀性 能。常用光刻胶
有 Ｍｉ ｏ ｅｉ ｅｈ ｏ ｇ ｃ Ｒ ｓ ｔ ｃ ｎｌ ｙ提 供 的 ｍ ｒ ｓＴ ｏ ｒ— Ｉ００ ｍ ８ ０ 、 ｒ— Ｉ９ ０ ， ０ ０
ｒ ｓ ｓ ｅ ｉｔ Ｓｌｓ￣ ｅ ｌ ｔ融 ｂ
高温没有问题 ，而商用透明塑料薄膜很少能够抵挡 １０℃以 ０
上的高温 ，所 以 Ｗｅ— ｈ ｇＬａ ｎ ｃａ ｉ ｎ ｏ等人研发 了一种柔性基底 的
２ Ｒ ｍ ｖ ． ｅ 口
Ｍ０ｌ ｄ
酸性聚合物类的抗蚀胶 ，具有卓越的抗反应离子束刻蚀 的功 能和非常低 的玻化温度（ ３℃） 以及很好 的流动性。 ４ ， 它适用于 柔 性基底材料的压印 ，而且在脱模 后不需要用昂贵的反应离
Ｅ ｕｐ ｎ Ｍａ ｆ ｃｒ ｇＴ ｃ ｎ ｌｇ ． ２ １ ｑ ｉ ｍｅ ｔ ｍｆ ｔ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｎｏ７， ０ ａ ｉ ０
纳米 压 印技 术 的研 究
段 家现
（ 州学 院 ， 梧 广西 梧 州 ５ ３０ ） ４ ０ ２
摘 要 ： 绍了纳 米压印技 术的原理 ， 介 讨论 了纳米压印 中材料的制备及热压印 、 紫外压印 、 微接 触印刷 等 ３种 常用的压印工艺及 其关键
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子束蚀刻 ， 直接用水基溶液 冲洗即可［ Ｓ ｌ 。
图 １ 纳米压 印流程示意 图
３ 纳米 压 印工艺
３１ 热 压 印工 艺 ．
纳米压 印的原理虽然很简单 ，但 由于其产 品图形过于精
细， 即使 是最 基 本 的程 序 ， 工 艺 的 每一 步 也需 十 分小 心 其
Ｎ ｎｎｘ ａｏｅ 提供 的 Ｎ Ｒ一１０ Ｘ ０ ０系列 ， Ｓ 提供 的 Ｈ ｂａｅ系列 ， ＤＭ ｙｒｎ
Ｍｉ ｏ ｈｍ 提 供 的 Ｐ ＭＡ 和 Ｓ ８系列 。 ｅ Ｃｅ ｒ Ｍ Ｕ 目前 ，ＭＭ 是 最 通 用 的 热 压 印 用 抗 蚀 剂 材 料 ， 模 以后 Ｐ Ａ 脱
Ｐ Ａ涂层 ， ＭＭ 从而实现 图形 的“ 复制 ” 然后脱模 ， 印章” ， 将“ 从 压 印的聚合物中释放 ， 形成纳米 图案 。
随着科技的进步和发展 ， 人们从理论 和实验研究 中发现 ， 当许 多材料被加工为具有纳米（ ｍ） ｎ 尺度范围（ 常在 １ ０ｎ 通 ０ ｍ
以下 ） 的形 状 时 ， 呈 现 出与 大 块 材料 完全 不 同的 性 质 ［ 美 国 会 Ｉ １ 。
２ 纳 米压 印材料 的 制备
２１ 印章 制 备 ．
印章上 的图形质量 ，决定 了纳米压 印能够达到 的转移 到 聚合 物上 的图形质 量 ； 印章上 的分辨率 ， 定了聚合 物上 图案 决 的分辨率 。印章 的制备 ， 以采用多种方式实现 ， 可 常用的有 电 子束 、 极紫外光 、 聚焦离子束 或反应 离子刻 蚀等。常用的印章
具有超高分辩率 ， 高产量 ， 低成 本。纳米压 印技术 已经展示 了 广阔的应用领域 ， ｝于制作纳米电子元件 、 如Ｊ ＝ ｝ ｊ 生物或化学 的硅 片 燃料电池Ｈ 超 高存储密度磁盘口 光学元件［ 。 、 、 １ 、 ６ １ 等
处 理。
收 稿 日期 ：０ ０ ０ — ０ ２ １— ４ １
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要用干蚀刻设备来去除残胶 ， 非常费时且费用昂贵。 而且在热
压印过程 中，ＭＭＡ抗蚀剂需要 加热到 １０℃玻化温度 以上 ， Ｐ ０
对 于 一 般 的 基 底 材 料 ， ， 晶 圆 、 是 石 英 对 １０ 以 上 的 如 硅 或 １ ３
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２２ 聚 合 物 制 备 ．
１ 纳 米压 印技 术 的基本 原理
纳米压 印最基本 的程序 ，包含两个 主要步骤 ：图形复制 （ｍ ｒ ｔ和 图彤转移 （ ａｅ Ｔａｓ ｒ ， Ｉ ｐｉ ） ｎ Ｐ ｔｒ ｒ ｆ ）如图 １ ｔ ｎ ｎｅ 所示 。 在一块基
片 （ 常 是 硅 片 ） “ ”ｓｉ 覆 ） 一 层 聚合 物 （ Ｐ 通 上 涂 （ｐｎ旋 上 如 ＭＭＡ，
材 料有 Ｓ、ｉ：Ｎ 、 ｉＳＯ、 ｉ石英玻 璃印章 （ 硬模 ） 和聚二 甲基 硅氧烷
Ｐ ＭＳ印章 （ Ｄ 软模 ） 。
压印模版常用高硬度材料制作 ， 限制 了纳米压 印的发展。
陈雷 明等提出一种利用光刻胶制备纳米压印模版 的方法１ 利 ７ １ 。 用聚焦离子束对光刻胶 的改性作用 ， 控制Ｊ － 的条件 ， ｊｃ ￣ 将柔性 的光刻胶改性为硬度很高的材料 ， 而形成纳米压印模版。 从
技 术 ， 出纳 米压 印技 术的 研 究 方 向 和 面 临 的挑 战 。 提
关键词 ： 纳米压 印； 材料制备 ； 热压印 ； 紫外压印； 微接 触印刷
中 图 法分 类 号 ： Ｎ ０ Ｔ ４５ 文 献标 识 码 ： Ａ 文 童编 号 ： ７ — ４ Ｘ ２ １ ０ — ０ ２ ０ １ ２ ５ ５ （ ０ ７ ０ ３ — ３ ６ ０）