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整个热压印过程可以分为三个步骤：
(1)聚合物被加热到它的玻璃化温度以上。这样可减少在压印过程中聚合物的粘性,增加流动性,在一定压力下,就能迅速发生形变。但温度太高也没必要,因为这样会增加升温和降温的时间,进而影响生产效率,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。同时为了保证在整个压印过程中聚合物保持相同的粘性,必须通过加热器控制加热温度不变。
(2)在印章上施加机械压力,约为500~1000KPa[9]。在印章和聚合物间加大压力可填充模具中的空腔。
(3)压印过程结束后,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,便于脱模。然后用反应离子刻蚀将残余的聚合物(PM�MA)去掉,模板上的纳米图案完整地转移到硅基底表面的聚合物上,再结合刻蚀技术把图形转移到硅基底上。
2、紫外压印光刻技术
紫外压印工艺是将单体涂覆的衬底和透明印章装载到对准机中,在真空环境下被固定在各自的卡盘上。当衬底和印章的光学对准完成后,开始接触压印。透过印章的紫外曝光促使压印区域的聚合物发生聚合和固化成型。
与热压印技术相比,紫外压印对环境要求更低,仅在室温和低压力下就可进行,从而使用该技术生产能大大缩短生产周期,同时减小印章磨损。由于工艺过程的需要,制作紫外压印印章要求使用能被紫外线穿过的材料。
以往紫外压印工艺中印章是用PDMS材料涂覆在石英衬底上制作而成。PDMS是一种杨式模数很小的弹性体,用它制作的软印章能实现高分辨率。然而在随后的试验中发现由于PDMS本身的物理软性,在压印过程中在外界低压力下也很容易发生形变,近来,法国国家纳米结构实验室提出使用一种3层结构的软性印章,以减小紫外压印印章的形变。
该印章使用2mm厚的石英衬底,中间一层是厚度为5mm的PDMS缓冲层,顶层是由PMMA构成。具体制作印章步骤是先将PMMA均匀涂覆在被离子激活的PDMS材料上,在PMMA上镀上一层30nm厚的锗薄膜作为后续工艺中的刻蚀掩模,再在锗薄膜上涂覆对电子束灵敏度高的抗蚀剂,随后用电子束光刻及反应离子刻蚀就可在印章顶层PMMA上得到高纵横比的图案,最后将残余锗薄膜移去即可。使用该方法可以在保持高分辨率情况下大大提高印章的坚硬度,减小印章压印形变。
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