[发明专利]一种纳米结构压印硬模板

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米结构压印硬模板，属于纳米制造领域。

背景技术

随着芯片特征尺寸的减小，传统光学光刻正面临成本和技术的巨大压力，而纳米压印技术以成本低、效率高、简单易行的突出优势，在纳米加工领域凸显出强大竞争力和广阔应用前景。纳米压印技术用具有纳米图案的模板将基片上的聚合物薄膜压出纳米级图形，再对压印件进行常规的刻蚀、剥离等加工，最终制成纳米结构和器件，这项技术可以大批量重复性地在大面积衬底上制备纳米结构，并且所制作出的高分辨率图案均匀性和重复性好、易与传统IC工艺兼容，适于产业化。但由于目前的高精密压印模板主要靠电子束直写等技术，使得纳米级压印模板制备周期长、成本高，一块1平方厘米的纳米级模板至少三四个月、数十万人民币，高昂的成本严重制约着纳米压印研究。

多孔阳极氧化铝(AAO)膜可以自组织生长成六度对称的有序多孔结构，孔洞陡直且分布均匀，AAO技术已经成熟并已大量应用于定向组装纳米结构研究。用它作为模板通过热蒸发、溅射和沉积以及电化学组装等自下而上的加工方法已经制备出各种光学、电学和磁学等纳米结构材料和器件，如：Sander M.S等利用电子束蒸发法在硅基氧化铝模板上制备出金的纳米点阵列[Sander M.S，Tan L S，Nanoparticale arrys on surfaces fabricated using anodic aluminafilm as template，Adv.Funct.Mater.，2003，13(5)：393-397]，Kim T等利用脉冲电沉积方法在SI/TI/AL复合体系上制备出钯纳米线[Kim T，Sung M，Cho Kyung，Asimple method for formationof metal nanowires on flexible polymer film，Materials Letters，2006，60：352-355]等。

本发明通过增加硬质材料基底和表面修饰处理将AAO模板技术移植到自上而下的表面微结构加工领域，这种大面积纳米级高密度结构硬模板制作方法与目前常用的电子束直写等技术方法相比，具有成本低、周期短、工艺简单、复型精度高的显著特点。本发明提出的方法，可以有效解决纳米结构模板制作难题，能够广泛应用于纳米级、高密度表面纳米结构加工中，在半导体照明、高密度存储等领域前景广阔。

发明内容

本发明目的在于提供一种纳米结构模板，其特征是：利用多孔阳极氧化铝(AAO)模板技术，制备硬质材料基底多孔模板并对其表面修饰处理后用作压印(自上而下)模板，直接移植到自上而下的表面微结构加工领域。

本发明的实现过程：

1、制备硬质材料基底：硬质材料基底为三层结构(图1)，即硬质材料层、黏合层和铝层，制备步骤为：

(1)硬质材料层：首先准备一块石英玻璃或其他玻璃、氮化镓或其他氮化物、蓝宝石或其他宝石、钨或其他金属或其化合物中的一种或多种组合材料作为硬质材料层，保证其表面平整、清洁，能满足后续工艺要求，外形为0.5～6英寸，厚度在1μm～5mm之间。

(2)黏合层：在硬质材料层上通过蒸镀、溅射或沉积等半导体工艺覆盖一层或多层钛、金、钨、铬或其他具有黏合作用或导电作用的材料，黏合层厚在0～500μm之间。

(3)铝层：在黏合层上通过蒸镀、溅射或沉积等半导体工艺覆盖一层铝，层厚在1nm～2mm之间。

2、用实现过程1制备的硬质材料基底做阳极，通过多孔阳极氧化铝(AAO)模板技术和蚀刻等半导体工艺得到多孔模板(图2)。首先用传统的将铝膜作为阳极材料的阳极氧化法制备多孔氧化铝模板，孔径控制在2～1mm之间。所述多孔工艺分三种情况：

情况一、所述多孔孔底留有铝层厚度控制在0～1999.995μm之间。情况二、所述多孔孔底留有铝层厚度为0，用蚀刻等半导体工艺减薄或去除孔底黏合层，将孔底进入黏合层深度控制在0～500μm之间。当所述多孔孔底进入黏合层深度不为0时，可以根据需要用蚀刻、剥离等半导体工艺去除氧化铝层，也可以不去掉氧化铝层，也可以减薄氧化铝层。

情况三、所述多孔孔底留有黏合层厚度为0，用蚀刻等半导体工艺减薄所述孔底硬质材料层，控制所述孔底进入硬质材料层深度在0～3mm之间。当所述多孔孔底进入硬质材料层深度不为0时，则可以根据需要用蚀刻、剥离等半导体工艺去掉黏合层，也可以不去掉黏合层，也可以减薄黏合层。