[发明专利]一种三明治结构复合纳米压印模板及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于微纳加工领域，具体涉及一种三明治结构复合纳米压印模板及其制备方法。

背景技术

自20世纪60年代以来，集成电路一直按照摩尔定律不断更新换代，即单个芯片中集成的晶体管数目每18个月翻一番。随着人们对电路中器件尺寸要求的不断变小，光刻技术即将接近其物理极限。为了适应集成电路技术的快速发展，这个时候纳米压印作为一项准备替代光学光刻的下一代图形制造技术也就应运而生。

纳米压印技术由Princeton 大学S. Y. Chou 教授在1995年首先提出，并在近年来取得了很大的发展。它是一种全新的纳米图形复制方法，相比于远(极) 紫外光刻、电子/离子束光刻等微纳加工手段，它具有超高分辨率、高产量、低成本等特点，高分辨率是因为它没有光学曝光中的衍射现象和电子束曝光中的散射现象，高产量是因为它可以像光学曝光那样并行处理，同时制作成百上千个器件，低成本是因为它没有复杂的技术性和高昂的设备制造成本，并被纳入国际半导体发展蓝图，引起了各国研究人员的广泛关注，可应用于信息存储、生物医学产品、分子电子学、亚波长光学器件等诸多领域。

当前纳米技术已经成为实验室中制备纳米结构的有力工具，并且开始从科学研究逐步走向工业生产制造，成为最有可能实现产业化的新兴纳米制造技术之一。但是由于这一技术从出现至今只有短短十五年时间，还有很多关键问题有待进一步研究，制约的技术瓶颈有待攻克，相关工艺有待改进提升。纳米压印最重要的三个部分可分为纳米压印机，纳米压印胶和纳米压印模板。现在的纳米压印模板主要使用的是硅、二氧化硅、氮化硅等高硬度的脆性材料，再经由电子束光刻等相关工艺在上述材料表面制备微纳结构，其工艺繁琐，价格高昂。由于纳米压印技术是物理接触式的工作机理，因此环境中存在的微小颗粒在压印过程中很容易阻隔刚性的模板与衬底，使二者无法接触，造成大面积的缺陷，一粒很小的颗粒就能产生颗粒本身面积数十倍的缺陷。如通过加大压印的压力来降低缺陷的面积，模板在高压下容易破碎，最主要的是在模板与衬底的接触过程中产生的缺陷大大影响了成品的良率。如把压印环境提高到极端洁净的程度，又极大的提高了生产成本，给纳米压印的工业化生产造成了不可忽视的阻碍。

另一方面，美国专利US6180239公开的一种以柔性模板为关键技术特征的软压印（在微加工过程中采用有机弹性高分子材料而非刚性无机材料的一类印刷技术的统称）具有低成本、快速成型以及无需外压即可和衬底形成很好的接触。然而，由于在软印刷技术中使用的柔性模板材料本身的低强度，使得软压印技术的分辨率一直徘徊在1微米左右，虽然一些改进的软压印模板能够有限的提高分辨率，但无法获得100nm以下分辨率的纳米图案。中国专利200810195525.X发明了一种纳米压印——软压印复合纳米压印模板，具有亚15纳米的分辨率，并且可在曲面与不规则非平面上压印高分辨率纳米结构。该模板是由弹性支撑层与刚性结构压印层组成，把纳米压印刚性模板的高分辨率与软压印弹性模板的易弯曲性的优点相结合。该模板的弹性支撑层采用了软压印模板常用的聚硅氧烷材料，使得无外加压力条件下模板与压印衬底可紧密贴合。但聚硅氧烷材料本身具有很强的粘附性，很容易沾染灰尘颗粒，同时也对压印过程的操作性增加了很大的困难。

发明内容

鉴于以上情况，本发明的目的在于解决如纳米压印此类的接触式图形制造技术中由颗粒所引起的缺陷问题，提供一种三层的、具有三明治结构的复合纳米压印模板。本发明的另一目的是提供该模板的制备方法。

为实现上述发明目的，本发明纳米压印模板采取的技术方案为：

一种三明治结构复合纳米压印模板，所述模板由三层不同力学性能的材料组成，分别为塑性的支撑层，弹性的缓冲层以及刚性的压印结构层；所述弹性的缓冲层被夹心在塑性的支撑层与刚性的压印结构层之间，形成三明治结构；所述三明治结构的上中下三层之间可通过粘接或化学键合紧密连接。