熱壓印技術(shù)及熱壓印光刻膠熱壓印顧名思義在整個過程具有加熱的處理，于是要求用于壓印的基材、模板等具有高的耐熱性能，同時使用的光刻膠也需要具有所需要的熱性能。熱壓印過程中使用的光刻膠可以分為熱固性和熱塑性光刻膠。

熱塑型光刻膠的壓印過程：首先，需要將光刻膠加熱到其玻璃轉(zhuǎn)化溫度以上，增加其流動性；然后，將模板在合適的壓力下壓到光刻膠中；接著，將其冷卻固化；最后，就是脫模過程，得到了和模板相反的圖案。

1  熱塑性光刻膠

熱塑性光刻膠的固化過程是非化學(xué)反應(yīng)過程，只是物理狀態(tài)的變化。即需要對其加熱軟化，溫度在其玻璃轉(zhuǎn)變溫度豫附近，由固態(tài)變成粘流態(tài)增加流動性和加工性，待壓印完成后需要降溫回到固態(tài)(即脫模過程)。適用于熱塑性的材料范圍廣，但是生產(chǎn)周期長。此外由于其模量和黏度較高，需要較高的溫度和壓印力，熱穩(wěn)定性較差，干法刻蝕時易造成結(jié)構(gòu)塌陷。熱塑性光刻膠通常由低玻璃化溫度聚合物和低沸點溶劑以及一些助劑組成。較常見的熱塑性光 刻膠聚合物有聚甲基丙烯酸酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)和有機硅材料等。

2  熱固性光刻膠

熱固性光刻膠的固化過程是熱化學(xué)反應(yīng)。固化前的光刻膠體系是由黏度低的預(yù)聚物、催化劑和交聯(lián)劑組成，具有良好的流動性。此外反應(yīng)速度快，無需降溫即可脫模，縮短了生產(chǎn)周期。

關(guān)于熱固性光刻膠的研究有很多，其性能也越來越優(yōu)異，例如郭凌杰等人研制出了固化速度很快的聚二甲基硅氧烷(PDMS)體系，其主要成分是乙烯封端的聚二甲基硅氧烷、硅烷基聚二甲基硅氧烷交聯(lián)劑、鉑催化劑以及催化劑活性抑制劑。其特點是固化前其黏度很低，能夠快速對模板的納米凹槽結(jié)構(gòu)進行填充，在120℃固化時間僅幾秒鐘。

熱塑性光刻膠相較于熱固性光刻膠還具有更好清洗性能，粘附在模板上的光刻膠只需要經(jīng)過溶劑溶解就可以清除，從而增加了模板的使用壽命，降低了生產(chǎn)成本。

3  紫外光刻技術(shù)及相應(yīng)的光刻膠

紫外光刻技術(shù)作為復(fù)制微型圖形的一種圖形轉(zhuǎn)移技術(shù)，是制備超大規(guī)模集成電路芯片的核心技術(shù)。其基本原理為：光透過掩膜版(要加工的圖形)，選擇性的對光刻膠進行曝光，利用光刻膠的感光性和抗蝕性，經(jīng)過化學(xué)顯影，制作出與掩膜版圖形一致(負(fù)膠的情況)或者是相反(正膠情況)的光刻膠圖形。

紫外光刻技術(shù)使用的光刻膠是一種對某些波長光敏感的記錄材料，經(jīng)過曝光后進行的光化學(xué)反應(yīng)得到固化后的光刻膠的浮雕圖。因此，按光源波長的不同可以將光敏性光刻膠分為紫外光刻膠、x射線光刻膠和電子束光刻膠等。若按照最終得到的圖形與掩膜版對比，可以分為正性和負(fù)性光刻膠。

負(fù)性光刻膠是一種光致固化的光刻膠，在特定波長的紫外光照射下光刻膠體系會發(fā)生聚合或交聯(lián)，從而得到固化后的圖形，且圖形與掩膜版的相反。正性光刻膠則是一種光致分解的光刻膠，在特定波長的紫外光照射下，曝光的部分發(fā)生了分解反應(yīng)，從而溶解性增加，顯影后得到與掩膜版相同的圖形。

紫外光刻技術(shù)所使用的光刻膠體系不同于納米壓印過程中使用的光刻膠，因為掩膜版在整個過程中與光刻膠沒有接觸，則無需考慮脫模時對掩膜版的損害問題，但是，在其他方面具有更高的要求。

4  紫外納米壓印技術(shù)及其光刻膠

紫外固化光刻膠屬于光引發(fā)的固化反應(yīng)，由低聚物體、活性單體、引發(fā)劑和交聯(lián)劑組成，同樣具有較低黏度和較好的流動性，于是成膜性和加工性好。同時反應(yīng)速度快，則生產(chǎn)周期短。按反應(yīng)的原理可將其分為自由基和陽離子聚合兩大體系，它們具有各自的優(yōu)缺點：自由基體系反應(yīng)速度快、性能可調(diào)性高、技術(shù)成熟，但是其主要的缺點就是在空氣中氧阻效應(yīng)嚴(yán)重；陽離子聚合體系的固化體積收縮率低、不被氧阻聚及在空氣氛圍中可獲得完全的聚合，但是反應(yīng)速度慢，生產(chǎn)周期相較于自由基聚合長。自由基體系最常見的是丙烯酸酯體系，產(chǎn)品種類很多，研究者可以用不同型號的丙烯酸酯調(diào)配出綜合性能較好的光刻膠。陽離子聚合的體系主要是環(huán)氧和乙烯基醚體系，商品化產(chǎn)品較少，需要自己合成，而且其具有較高的表面能使結(jié)合力較大，不利于脫模。紫外納米壓印根據(jù)光刻膠的處理方式不同，可以分為旋涂式、步進式及滾動式。

由于光刻膠的處理方式不同，則光刻膠的組成和性能也有所不同，例如黏度。旋涂式的光刻膠含有溶劑，且不參加聚合反應(yīng)，在聚合過程中揮發(fā)。步進式及滾涂式的光刻膠不含有不參加反應(yīng)的溶劑。

納米壓印所使用的光刻膠與紫外光刻使用的光刻膠有所不同，后者在圖形轉(zhuǎn)移過程中使用的是掩膜版，無需與光刻膠接觸，則無需考慮光刻膠與掩膜版之間的相互作用。相反，納米壓印使用的光刻膠在壓印過程當(dāng)中與模板相互接觸，且在光刻膠固化后需要脫模，在脫模過程中需要考慮到光刻膠與模板之間的粘附作用，如果粘附力太大則會影響到所成圖形的完整性。同時，如果模板與光刻膠的粘附作用強于光刻膠與基板之間時，在脫模時可能使光刻膠從基板上面脫落。除此以外，殘余在模板上的光刻膠也會降低模板的使用壽命，帶來更加高的加工成本。