[发明专利]一种新型镍模板的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于微纳米加工与应用领域，具体涉及用纳米压印、电子束蒸镀、化学电镀的方法复制镍模板的技术。

背景技术

在集成电路的制造过程中，光学光刻一直扮演着实现图形转移的重要角色。然而，随着半导体技术的不断发展，器件的特征尺寸越来越小，光刻的实现也变得越来越复杂。因此，寻找一种新的图形转移技术保证半导体产业的继续发展变得越来越重要。其中，1995年由华裔科学家Stephen Y Chou提出的纳米压印技术受到了越来越多的研究机构和商业机构的关注。相比于传统的光刻技术，纳米压印将模板上的图案直接转移到衬底上，达到将模板大量复制的目的，具有加工原理简单，生产效率高，成本低的特点；同时由于纳米压印的过程中不涉及光学曝光中光学衍射的影响，其制备微纳图形的能力可以与电子束直接相媲美，具有超高分辨率的特点。

在纳米压印的过程中，压印模板的质量好坏决定了压印图形的质量。在传统的热压印过程中，由于硅、石英衬底自身的脆性，不利于模板的重复使用，因而工艺中逐渐使用镍模板来代替。但在传统的结合电镀制备镍模板的过程中，电镀参数，脱模效果都会影响镍模板的质量，因此寻求一种新型的，方便的镍模板的复制过程变得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的镍模板的制备方法，可以在纳米压印中广泛地使用。

本发明采用的技术方案如下：

一种新型镍模板的制备方法，具体步骤如下：

a)利用相干光曝光制备纳米压印母模板A；

b)将防粘处理好的纳米压印母模板A表面浇铸一层PDMS，在80℃的真空烘箱中放置4个小时进行固化；

c)揭模，得到与母模板A结构互补的PDMS软模板B，再利用物理气相沉积方法在PDMS软模板B的结构那一面蒸镀一层厚度为60nm的金属镍；

d)将蒸镀镍的PDMS软模板B放入电镀液中电镀12h，得到厚度为300μm-500μm的镍镀层；

e)揭模除去电镀完样品背面的PDMS支撑层，即可得到复制了母模板A结构的镍模板C。

相比现有技术，使用本发明方法制备镍模板具有以下有益效果：（1）结合化学电镀制备出的镍模板，结构均匀，致密性好，而且其自身的机械强度高，在纳米压印过程中可多次重复使用，使用周期长；（2）镍模板的表面能低，在热纳米压印过程中无需进行模板的防粘，方便快捷；（3）使用PDMS软模板作为镍模板的支撑层，相比于传统的硅模板，方便揭模，不会破坏镍模板的结构。

附图说明

图1是本发明新型镍模板的制备方法流程图；1-相干光光刻制备的硅模板A；2-浇铸得到的PDMS软模板；3-电子束蒸镀得到的60nm镍层；4-复制得到的300μm-500μm的镍模板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

本实施例的制备过程如下：

（1）500nm周期PDMS光栅模板B的制备：

a)使用相干光光刻制备500nm周期硅光栅模板A，占空比为1:1；

b)将防粘处理好的硅光栅模板A表面浇铸一层PDMS，大约1-2mm厚，在80℃的真空烘箱中放置4个小时进行固化；

c)揭模，得到与硅光栅模板A结构互补的PDMS光栅模板B。

（2）500nm周期金属镍光栅模板C的制备：

a)在PDMS软模板B的表面利用电子束蒸镀镀一层60nm厚的金属镍；

b)将镀镍的PDMS软模板放入电镀液（主要成分为NiSO₄·6H₂O/H₃BO₃）中电镀12h，得到300μm-500μm厚的镍镀层；

c)揭模，除去电镀完样品背面的PDMS支撑层，即可得到复制的镍光栅模板C。

实施案例2

本实施例的制备过程如下：

（1）400nm周期PDMS点阵模板B的制备：

a)使用相干光光刻制备400nm周期硅点阵模板A，点直径为200nm；

b)将防粘好的硅点阵模板A表面浇铸一层PDMS，在80℃的真空烘箱中放置4个小时进行固化；

c)揭模，得到与硅点阵模板A结构互补的PDMS孔阵模板B。

（2）400nm周期金属镍点阵模板C的制备：

a)在PDMS软模板B的表面利用电子束蒸镀镀一层60nm厚的金属镍；