[发明专利]基于一维软模板纳米压印制作三维纳米网格结构的方法

说明书

技术领域

本发明属于微纳米制造技术领域，涉及基于一维软模板纳米压印技术制作三维纳米网格结构的方法。

背景技术

三维纳米结构在MEMS/NEMS、微/纳米流体器件、光子晶体、显示技术、衍射光学等领域具有广阔的应用前景。在三维纳米结构制作技术方面，研究者们探索了多种光刻技术，包括电子束直写技术、聚焦离子束光刻技术X射线光刻技术以及纳米压印技术。瑞士保罗谢勒研究所的Schleunitz等人采用控制不同曝光区域电子束曝光剂量的工艺，结合热回流技术制作了一种三维结构的纳米压印模板(Schleunitz A，Schift H，“Fabrication of 3D nanoimprint stamps with continuousreliefs using dose-modulated electron beam lithography and thermal reflow”，J.Micromech.Mecroeng.Vol.20，2010，pp.0950021-095002-6)，但此方法工艺复杂、效率低、并且需要昂贵的电子束曝光设备。因此，此方法不适合大面积三维纳米结构的制作。Morita等采用聚焦离子束技术在硬质基底上直接制作出三维纳米结构(Morita T，Watanabe K，“Three-dimensional nanoimprint mold fabrication byfocused-ion-beam chemical vapor deposition”，Jpn.J.Appli.Phys.2003，pp.3874-3876)，但这种技术同样有效率低和费用高的缺点。Cuisin等采用多角度重复曝光的X射线曝光技术，制作出具有复杂面形结构的三维纳米结构(Cuisin C，Chelnokov A and Lourtioz J-M，“Submicrometer resolution Yablonovitetemplates fabricated by x-ray lithography”，Appl.Phys.Lett.，Vol.77，2000，pp.770-772)，但是X射线曝光的工艺复杂，高分辨率的曝光掩模板制作困难，并且需要高亮度的X射线光源。纳米压印是一种全新的纳米图形复制方法，其具有超高分辨率、高产量和低成本的特点。目前，纳米压印技术已经被用于制作各种三维纳米结构(Li M T，Chen L，Chou S Y，“Direct three-dimensional patteringusing nanoimprint lithpgraphy”，Appl.Phys.Lett.，Vol.78，2001，pp.3322-3324；Mohamed K，Alkaisi M M and Blaikie R j 20008“The replication of threedimensional structures using UV curable nanoimprint lithography”，J.Vac.Sci.Technol.B 2008，pp.2500-2503；Han K S，Hong S H，Jeong J H and Lee H，“Frbrication of sub-micro 3-D structure using duo-mold UV-RILprocess”，Microelectron Eng.2010，pp.610-613)。他们都是采用硬模板进行压印，这就可能使硬模板受到永久性的损伤，缩短模板的使用寿命，提高纳米结构的制作成本。

发明内容

本发明提供了一种基于一维软模板纳米压印技术制作三维纳米网格结构的方法，克服了上述制作三维纳米结构工艺存在的不足。

本发明的技术方案包括以下步骤：

(1)第一次纳米压印工艺：在基底上旋涂压印胶，利用一维软模板进行纳米压印，得出一维纳米光栅结构的压印胶图形，然后采用氧反应离子刻蚀技术去除压印残胶层。

(2)第一次刻蚀工艺：以步骤(1)中去除残胶层的压印胶图形为掩膜刻蚀基底材料，刻蚀工艺可以为湿法刻蚀或者干法刻蚀工艺。去除残留压印胶掩模后得到基底材料的一维纳米光栅结构。

(3)第二次纳米压印：利用与步骤(1)相同的工艺参数得到去除残胶层的一维纳米光栅结构压印胶图形，但软模板上的光栅线条方向和基底材料的一维纳米光栅结构上的光栅呈0°-90°间的任意角度。

(4)第二次干法刻蚀：以去除残胶层的压印胶图形为刻蚀掩模，利用与步骤(2)相同的刻蚀工艺步骤得到具有亚25纳米尺寸纳米点的三维纳米网格结构。