專利名稱：滾輪式紫外線軟壓印方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微納米器件制作技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種納米壓印方法。
背景技術(shù)：
微納米器件制作工藝，為近十多年來興起的隨著光電子應(yīng)用領(lǐng)域，通訊領(lǐng)域，生物探測(cè)領(lǐng)域的發(fā)展需要而誕生的高新技術(shù)。即在半導(dǎo)體，金屬及其它各種材料上，根據(jù)應(yīng)用需要，制作出尺寸在微米級(jí)或納米級(jí)的結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)結(jié)合材料本身的特性，具有獨(dú)特的應(yīng)用。 微納米器件制作的主要工藝流程，包括電子束寫版技術(shù)，紫外光寫版技術(shù)，離子體蝕刻技術(shù)，金屬蒸鍍技術(shù)等。納米壓印技術(shù)，是微納米器件制作工藝中的一個(gè)重要技術(shù)，納米壓印技術(shù)最早由 Stephen Y Chou教授在1995年率先提出，這是一種不同與傳統(tǒng)光刻技術(shù)的全新圖形轉(zhuǎn)移技術(shù)。納米壓印技術(shù)的定義為不使用光線或者輻照使光刻膠感光成形，而是直接在硅襯底或者其它襯底上利用物理學(xué)的機(jī)理構(gòu)造納米尺寸圖形，與傳統(tǒng)光刻技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)在于
1)不依賴于光學(xué)曝光，分辨率高；
2)不需要昂貴的激光器和復(fù)雜精密的光學(xué)系統(tǒng)，成本低；
3)可以實(shí)現(xiàn)并行的圖形轉(zhuǎn)換；
4)三維復(fù)雜結(jié)構(gòu)的一次成型?，F(xiàn)有的納米壓印技術(shù)主要有三種熱壓印技術(shù)、紫外線壓印技術(shù)和微接觸納米壓印技術(shù)。其中，由于熱壓印技術(shù)固有的升降溫過程和高壓過程，目前還存在效率低的問題， 實(shí)用中具有相當(dāng)?shù)募夹g(shù)難度；而紫外線壓印技術(shù)是通過在壓印膠中摻入光敏物質(zhì)使得壓印膠在紫外光照后可以固化從而實(shí)現(xiàn)室溫壓印的納米壓印技術(shù)，其工藝所要求的壓力也大大降低，因此紫外線壓印技術(shù)是一種比較有前途的納米圖形轉(zhuǎn)換技術(shù)，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，具有顯著的市場(chǎng)價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種滾輪式紫外線軟壓印方法，可以實(shí)現(xiàn)大尺寸樣片的均勻壓印，整個(gè)工藝過程簡(jiǎn)單，沒有高溫高壓過程，不需要昂貴的激光器和光學(xué)器件，壓印時(shí)間短，可控性高。本發(fā)明的滾輪式紫外線軟壓印方法，包括以下步驟
1)應(yīng)用微細(xì)加工技術(shù)制作硬壓印模；
2)利用硬壓印模翻刻制作軟壓印模；
3)在襯底表面涂覆壓印膠；
4)利用滾輪線性滾壓軟壓印模，將軟壓印模上的壓印圖形壓印到襯底表面的壓印膠
上；
5)使用紫外光對(duì)壓印膠進(jìn)行充分曝光；
6)壓印膠完全固化后，剝離軟壓印模。
進(jìn)一步，所述步驟1)中，所述微細(xì)加工技術(shù)為電子束曝光和干法刻蝕。進(jìn)一步，所述步驟1)中，所述制作硬壓印模的具體步驟為
A.在硬模板上涂覆電子束膠；
B.按照設(shè)計(jì)的壓印圖形對(duì)電子束膠進(jìn)行電子束曝光；
C.顯影獲得電子束膠上的壓印圖形；
D.以電子束膠為掩模利用干法刻蝕進(jìn)行硬模板的刻蝕；
E.去除殘余電子束膠完成硬壓印模的制作。進(jìn)一步，所述電子束膠為ZEP520A或PMMA。進(jìn)一步，所述硬模板為硅晶片。進(jìn)一步，所述硬模板為石英板，且在所述步驟A中，在電子束膠上蒸發(fā)或淀積導(dǎo)電層。進(jìn)一步，所述步驟2)中，所述利用硬壓印模翻刻制作軟壓印模的具體步驟為
a.在硬壓印模有壓印圖形的一面上旋轉(zhuǎn)涂覆高彈性模量的PDMS溶液；
b.在熱板上對(duì)高彈性模量的PDMS溶液進(jìn)行熱固化；
c.在高彈性模量的PDMS表面涂覆低彈性模量的PDMS溶液；
d.在熱板上對(duì)低彈性模量的PDMS溶液進(jìn)行熱固化；
e.將固化的PDMS雙層模從硬壓印模上剝離下來，得到軟壓印模。進(jìn)一步，所述壓印膠為L(zhǎng)R8765、Amonil series 或 OG 146。進(jìn)一步，所述襯底材料為石英、硅、藍(lán)寶石、砷化鎵、銦鎵砷、氮化鎵或各種金屬。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明結(jié)合了紫外線壓印、軟壓印和滾輪式壓印的優(yōu)點(diǎn)， 克服了普通硬模壓印在大面積圖形轉(zhuǎn)換中均勻性問題，減小了襯底彎曲和表面不平整的影響，可以實(shí)現(xiàn)大尺寸樣片的均勻壓印，整個(gè)工藝過程簡(jiǎn)單，沒有高溫高壓過程，不需要昂貴的激光器和光學(xué)器件，壓印時(shí)間短，可控性高。


為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，其中
圖1為本發(fā)明中制作硬壓印模的工藝流程示意圖； 圖2為本發(fā)明中制作軟壓印模的工藝流程示意圖； 圖3為本發(fā)明中滾輪式紫外線軟壓印的工藝流程示意圖； 圖4為利用本發(fā)明的方法在四英寸硅片上壓印結(jié)果SEM圖。
具體實(shí)施例方式以下將參照附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。紫外線壓印技術(shù)是通過在壓印膠中摻入光敏物質(zhì)使得壓印膠在紫外光照后可以固化從而實(shí)現(xiàn)室溫的納米壓印技術(shù)，其工藝過程沒有高溫高壓過程，且其所要求的壓力低。 軟壓印技術(shù)與普通硬模壓印相比，其優(yōu)點(diǎn)在于模具材料具有一定的彈性，能夠很好的適應(yīng)模具和襯底之間的平面度公差和平行度誤差問題，減小了襯底彎曲和表面不平整的影響， 可實(shí)現(xiàn)大尺寸樣片的均勻壓印。滾輪式壓印由于工藝自身的連續(xù)性，非常適合大面積壓印，并且其線接觸特性也保證了壓印膠對(duì)圖形的高填充度和相對(duì)小的壓力需求。本發(fā)明的滾輪式紫外線軟壓印方法結(jié)合了紫外線壓印、軟壓印和滾輪式壓印的優(yōu)點(diǎn)，包括以下步驟
1)應(yīng)用微細(xì)加工技術(shù)制作硬壓印模
本實(shí)施例中，應(yīng)用電子束曝光和干法刻蝕制作硬壓印模，具體步驟如圖1所示
A.在硬模板1上涂覆電子束膠2(如^P520A或PMMA等)；所述硬模板為硅晶片或石英板等；若硬模板為石英板，則另需在電子束膠上蒸發(fā)或淀積導(dǎo)電層(10 20nm金或者鋁等)；
B.按照設(shè)計(jì)的壓印圖形對(duì)電子束膠2進(jìn)行電子束曝光3;
C.顯影獲得電子束膠2上的壓印圖形；
D.以電子束膠2為掩模利用干法刻蝕進(jìn)行硬模板1的刻蝕；
E.去除殘余電子束膠2完成硬壓印模4的制作。如需硬模板的深刻蝕，可以考慮金屬或者二氧化硅作為硬掩模，這樣需要在步驟A 前進(jìn)行金屬或者二氧化硅的淀積，在步驟D前加入硬掩模的濕法或者干法刻蝕。當(dāng)然，硬壓印模并不限于應(yīng)用電子束曝光和干法刻蝕制作，還可以應(yīng)用其它微細(xì)加工技術(shù)制作，如套刻技術(shù)、激光直寫技術(shù)、干涉光曝光技術(shù)和電鍍工藝等。2)利用硬壓印模翻刻制作軟壓印模
本實(shí)施例中，制作軟壓印模的具體步驟如圖2所示
a.在硬壓印模4有壓印圖形的一面上旋轉(zhuǎn)涂覆高彈性模量的PDMS(聚二甲基硅氧烷， polydimethylsiloxane)溶液 5 ；
b.在熱板上對(duì)高彈性模量的PDMS溶液5進(jìn)行熱固化；
c.在高彈性模量的PDMS表面涂覆低彈性模量的PDMS溶液6；
d.在熱板上對(duì)低彈性模量的PDMS溶液6進(jìn)行熱固化；
e.將固化的PDMS雙層模從硬壓印模4上剝離下來，得到軟壓印模7。可在步驟a前對(duì)硬壓印模進(jìn)行表面處理，如等離子體處理。當(dāng)然，還可以采用注塑復(fù)制等其它方法從硬壓印模翻刻制作軟壓印模。3)在襯底8表面涂覆壓印膠9，如圖3中①所示；所述襯底材料為石英、硅、藍(lán)寶石、砷化鎵、銦鎵砷、氮化鎵或各種金屬；所述壓印膠為L(zhǎng)R8765、Amonil series或OG 146寸。4)利用滾輪10線性滾壓軟壓印模7，將軟壓印模7上的壓印圖形壓印到襯底8表面的壓印膠9上，如圖3中②所示。5)使用紫外光11對(duì)壓印膠9進(jìn)行充分曝光，如圖3中③所示。6)壓印膠9完全固化后，剝離軟壓印模7，如圖3中④所示。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)大尺寸樣片的均勻壓印，如圖4所示，在四英寸硅片上均勻壓印出 450nm周期的三角晶格光子晶體結(jié)構(gòu)。最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過參照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作出各種各樣的改變，而不偏離所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種滾輪式紫外線軟壓印方法，其特征在于包括以下步驟1)應(yīng)用微細(xì)加工技術(shù)制作硬壓印模；2)利用硬壓印模翻刻制作軟壓印模；3)在襯底表面涂覆壓印膠；4)利用滾輪線性滾壓軟壓印模，將軟壓印模上的壓印圖形壓印到襯底表面的壓印膠上；5)使用紫外光對(duì)壓印膠進(jìn)行充分曝光；6)壓印膠完全固化后，剝離軟壓印模。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滾輪式紫外線軟壓印方法，其特征在于所述步驟1)中，所述微細(xì)加工技術(shù)為電子束曝光和干法刻蝕。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的滾輪式紫外線軟壓印方法，其特征在于所述步驟1)中，所述制作硬壓印模的具體步驟為A.在硬模板上涂覆電子束膠；B.按照設(shè)計(jì)的壓印圖形對(duì)電子束膠進(jìn)行電子束曝光；C.顯影獲得電子束膠上的壓印圖形；D.以電子束膠為掩模利用干法刻蝕進(jìn)行硬模板的刻蝕；E.去除殘余電子束膠完成硬壓印模的制作。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的滾輪式紫外線軟壓印方法，其特征在于所述電子束膠為 ZEP520A 或 PMMA。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的滾輪式紫外線軟壓印方法，其特征在于所述硬模板為硅晶片。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的滾輪式紫外線軟壓印方法，其特征在于所述硬模板為石英板，且在所述步驟A中，在電子束膠上蒸發(fā)或淀積導(dǎo)電層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滾輪式紫外線軟壓印方法，其特征在于所述步驟2)中，所述利用硬壓印模翻刻制作軟壓印模的具體步驟為a.在硬壓印模有壓印圖形的一面上旋轉(zhuǎn)涂覆高彈性模量的PDMS溶液；b.在熱板上對(duì)高彈性模量的PDMS溶液進(jìn)行熱固化；c.在高彈性模量的PDMS表面涂覆低彈性模量的PDMS溶液；d.在熱板上對(duì)低彈性模量的PDMS溶液進(jìn)行熱固化；e.將固化的PDMS雙層模從硬壓印模上剝離下來，得到軟壓印模。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任意一項(xiàng)所述的滾輪式紫外線軟壓印方法，其特征在于所述壓印膠為 LR8765、Amonil series 或 OG 146。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至7任意一項(xiàng)所述的滾輪式紫外線軟壓印方法，其特征在于所述襯底材料為石英、硅、藍(lán)寶石、砷化鎵、銦鎵砷、氮化鎵或各種金屬。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種滾輪式紫外線軟壓印方法，包括以下步驟1)應(yīng)用微細(xì)加工技術(shù)制作硬壓印模；2)利用硬壓印模翻刻制作軟壓印模；3)在襯底表面涂覆壓印膠；4)利用滾輪線性滾壓軟壓印模，將軟壓印模上的壓印圖形壓印到襯底表面的壓印膠上；5)使用紫外光對(duì)壓印膠進(jìn)行充分曝光；6)壓印膠完全固化后，剝離軟壓印模。本發(fā)明結(jié)合了紫外線壓印、軟壓印和滾輪式壓印的優(yōu)點(diǎn)，克服了普通硬模壓印在大面積圖形轉(zhuǎn)換中均勻性問題，減小了襯底彎曲和表面不平整的影響，可以實(shí)現(xiàn)大尺寸樣片的均勻壓印，整個(gè)工藝過程簡(jiǎn)單，沒有高溫高壓過程，不需要昂貴的激光器和光學(xué)器件，壓印時(shí)間短，可控性高。
文檔編號(hào)G03F7/00GK102183875SQ20111011834
公開日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月9日
發(fā)明者史曉華, 陳沁 申請(qǐng)人:蘇州光舵微納科技有限公司