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Nanoimprint-Varianten
Soft-Nanoimprint-Lithografie – Nanotransfer-Prägen und Mikrokontakt-Prägen
Die Nanotransfer-Prägetechnologie (nTP5) sowie die Mikrokontakt-Prägetechnologie (µCP6) sind im Grunde Weiterentwicklungen der Soft-Nanoimprint-Lithografie [102]. Bei beiden
Technologien wird im Gegensatz zu der klassischen NIL nicht der Stempel in ein
aufgesponnenes Material gepresst, um eine Abformung zu erreichen, sondern es wird eine
Transferschicht oder ein Multitransferschichtsystem gegen ein Substrat gedrückt, das zuvor
mit einer sich selbst organisierenden Monolage (SAM7), welche als „Kleber“ dient,
beschichtet wurde. Während des Entfernens des Stempels haftet die Transferschicht an der
mittels der SAM aktivierten Oberfläche des Substrates und ist somit vom Stempel auf das
Substrat transferiert worden [136], [137], [138], [139], [140], [141], [142].
In der Vergangenheit entstanden eine Vielzahl von Techniken und Anwendungen für das
nTP. Wie bei fast allen Prägetechnologien ist auch bei dieser Technologie das Ziel, eine
möglichst großflächige und homogene Kontaktfläche zwischen Stempel und Substrat zu
erreichen. Das Besondere an nTP ist jedoch, dass ohne Druck gearbeitet wird, weshalb sich
als Lösung zum Erreichen des Ziels, großflächig und homogen zu arbeiten, die Verwendung
von entweder weichen Stempeln oder weichen Substraten verbreitet hat. Polymere mit
hohen E-Modul (h-PDMS), nicht manipulierte PDMS [136], [138], [143] und Acryloxy-
perfluoropolyther (a-PFPE) [144] sind in vielen Bereichen bereits als weiche Materialien
akzeptiert, wohingegen GaAs [136], [145], [146] und Si/SiO2 [142], [147] sowie
Plastiksubstrate wie Polyethylene Terephtalate (PET) [136] Beispiele für starrere Stempel
oder Substrate sind. Ojima et al. zeigte unter Verwendung solcher harten Stempel und
Substrate den Transfer von Goldelektroden in Mikrometergröße [147]. Häufig verwendete
Transfermaterialien sind z. B. Gold [141], [147] und Kupfer [146], sie benötigen eine
passende SAM, von der es eine Vielzahl gibt: Thiol-behandelte SAMs eignen sich für den
Transfer von Gold [141], wohingegen 1,8-octanedithiol beim nTP eine sehr hohe Haftkraft
mit Kupfer entwickelt [139], [146]. 3-Mercaptopropyltrimethoxysilane (MPTMS) wird beim
Transfer von Gold von einem PDMS-Stempel auf ein SiO2-Substrat verwendet [136].
nTP findet sich heute in einer Vielzahl von Anwendungen wieder. Diese reichen von der
Nanofabrikation von Elektroden [138], [147], Mikrofluidikkanälen [139] über Plastik- [136],
[138] und organische [142] Elektrobauteile bis hin zu „subwavelength“-photonischen
Elementen [136].
Step-and-Repeat-UV-Nanoimprint-Lithografie
Die 1999 [148] von Colburn et al. vorgestellte Step-and-Flash-NIL (SFIL) war ausgelegt, um
pro Prägekreislauf einmal die zu fertigende Struktur zu prägen. Schon zu diesem Zeitpunkt
war deutlich erkennbar, dass diese Technologie das Potenzial besaß, von einem Zirkel-
Prozess zu einem Multikreislauf-Prozess entwickelt zu werden. Bei diesem sogenannten
5 Vom englischen „nanoscale transfer printing“.
6 Vom englischen „microcontact printing“.
7 Vom englischen „self-assembled monolayer“.