一種納米壓印方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種納米壓印方法，屬于微納加工領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]20世紀(jì)90年代中期，美國(guó) Princeton大學(xué)Nanostructure Lab 的 Stephen Y.Chou教授等針對(duì)傳統(tǒng)的光刻工藝受到曝光波長(zhǎng)的限制，無(wú)法進(jìn)一步獲得更小尺寸這一缺點(diǎn)而提出了納米壓印技術(shù)。該技術(shù)以其低成本、高分辨率、工藝過(guò)程簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，引起了各國(guó)研究人員的廣泛關(guān)注，并被廣泛應(yīng)用在光學(xué)、電子學(xué)、生物學(xué)等眾多領(lǐng)域，被譽(yù)為十大可改變世界的科技之一。
[0003]在納米壓印技術(shù)中，模板空腔中聚合物填充率的高低是衡量納米壓印技術(shù)成功與否的關(guān)鍵性指標(biāo)。模板空腔中聚合物填充率較低，會(huì)直接導(dǎo)致圖形轉(zhuǎn)移失敗。為了實(shí)現(xiàn)模板空腔與聚合物的完全接觸，使模板空腔中的聚合物填充率更高，目前的技術(shù)通常采用增加壓力或提高聚合物的流動(dòng)性等方法來(lái)獲得。但是以上解決方法都有自己的不足之處，增加壓力會(huì)對(duì)模板和襯底造成損傷，縮短模板和襯底的使用壽命；提高聚合物的流動(dòng)性會(huì)使后續(xù)的膠層固化、定型，模板脫離等過(guò)程難度增加。同時(shí)這兩種方法都不能有效地解決由于模板空腔中的滯留氣體對(duì)壓印結(jié)果造成的不利影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是為了解決現(xiàn)有納米壓印過(guò)程中由于模板空腔滯留氣體的影響或聚合物流動(dòng)性不足而導(dǎo)致的模板空腔不能被完全填充這一問題，通過(guò)提供一種納米壓印方法，以實(shí)現(xiàn)模板空腔中聚合物填充率的顯著提高和壓印力的降低，進(jìn)而提高納米壓印的成功率。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的解決方案:一種納米壓印方法，先將納米壓印膠層材料均勻旋涂于襯底上，形成壓印膠層；然后將該襯底放置在超聲波發(fā)射裝置上，并采用上部裝有超聲波發(fā)射裝置的模板進(jìn)行壓印；壓印同時(shí)，模板上部的超聲波發(fā)射裝置和襯底下部的超聲波發(fā)射裝置分別對(duì)模板和襯底施加超聲波；最后，停止施加壓力和超聲波，待壓印膠層固化后，移去模板。
[0006]上述技術(shù)方案中，所述模板上部的超聲波發(fā)射裝置和襯底下部的超聲波發(fā)射裝置在模板和膠層接觸前同時(shí)分別對(duì)模板和襯底施加超聲波，并作用于整個(gè)加壓過(guò)程；
上述技術(shù)方案中，所述壓印過(guò)程中的壓印力是通過(guò)對(duì)超聲波發(fā)射裝置上部施加壓印力的方法來(lái)間接對(duì)模板施加壓印力。
[0007]上述技術(shù)方案中，所述模板是由硅、二氧化硅、氧化硅、金屬等硬質(zhì)材料中的一種制成的剛性模板。
[0008]上述技術(shù)方案中，所述納米壓印膠材料為紫外光固化納米壓印膠、聚甲基丙烯酸甲酯中的一種。
[0009]上述技術(shù)方案中，所述的納米壓印技術(shù)包括采用熱壓印或者紫外光固化壓印等以剛性模板和襯底為組合的納米壓印技術(shù)。
[0010]本發(fā)明的工作原理為:利用超聲波作為機(jī)械波的物理特性，當(dāng)對(duì)模板和襯底同時(shí)施加超聲波時(shí)，會(huì)引起模板和襯底震動(dòng)，進(jìn)而，引起模板納米結(jié)構(gòu)圖案和膠層震動(dòng)。同時(shí)配合豎向的壓印力，膠層在模板納米結(jié)構(gòu)圖案振動(dòng)和壓印力的雙重作用下，會(huì)隨著壓印力的增大、模板向下位移的增加逐漸填充到模板空腔中，另外，膠層自身的振動(dòng)進(jìn)一步增強(qiáng)了這一填充效果。在振動(dòng)作用下所需要施加的壓印力與無(wú)振動(dòng)作用下所需要施加的壓印力相比將會(huì)有所減小。與此同時(shí)，由超聲波引起的模板和膠層的振動(dòng)在一定程度上會(huì)提高模板空腔中的滯留氣體在膠層聚合物中的溶解度，也就相當(dāng)于進(jìn)一步提高了模板空腔中聚合物的填充率，使模板空腔能夠達(dá)到完全填充的程度。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本發(fā)明納米壓印技術(shù)的工藝示意圖。其中(1)超聲波發(fā)射裝置；(2)模板；
(3)壓印膠層；(4)襯底。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
本發(fā)明以納米熱壓印技術(shù)為具體實(shí)施例。
[0013]參見圖1所示，一種納米壓印方法，先將納米壓印膠層3材料均勻旋涂于襯底4上，并加熱使其熔融、軟化，形成壓印膠層3 ;然后將該襯底4放置在超聲波發(fā)射裝置1上，并采用上部裝有超聲波發(fā)射裝置1的模板2進(jìn)行壓??；壓印同時(shí)，模板2上部的超聲波發(fā)射裝置1和襯底4下部的超聲波發(fā)射裝置1分別對(duì)模板2和襯底4施加超聲波；最后，停止施加壓力和超聲波，待壓印膠層3固化后，移去模板2。
[0014]所述模板2上部的超聲波發(fā)射裝置1和襯底4下部的超聲波發(fā)射裝置1在模板2和壓印膠層3接觸前同時(shí)分別對(duì)模板2和襯底3施加超聲波，并作用于整個(gè)加壓過(guò)程；
所述壓印過(guò)程中的壓印力是通過(guò)對(duì)超聲波發(fā)射裝置1上部施加壓印力的方法來(lái)間接對(duì)模板2施加壓印力。
[0015]所述模板2是由二氧化硅制成的剛性模板。
[0016]所述納米壓印膠層3材料為聚甲基丙烯酸甲酯。
[0017]以上所述是本發(fā)明的一種實(shí)施方式，同樣本發(fā)明還可應(yīng)用于紫外光固化壓印等以剛性模板和襯底為組合的納米壓印技術(shù)。應(yīng)當(dāng)指出:在本發(fā)明基本原理的基礎(chǔ)上，該領(lǐng)域的技術(shù)人不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以做出的各種改進(jìn)和變形都應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種納米壓印方法，其特征在于:先將納米壓印膠層材料均勻旋涂于襯底上，形成壓印膠層；然后將該襯底放置在超聲波發(fā)射裝置上，并采用上部裝有超聲波發(fā)射裝置的模板進(jìn)行壓印；壓印同時(shí)，模板上部的超聲波發(fā)射裝置和襯底下部的超聲波發(fā)射裝置分別對(duì)模板和襯底施加超聲波；最后，停止施加壓力和超聲波，待壓印膠層固化后，移去模板。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米壓印方法，其特征在于:所述模板上部的超聲波發(fā)射裝置和襯底下部的超聲波發(fā)射裝置在模板和膠層接觸前同時(shí)分別對(duì)模板和襯底施加超聲波，并作用于整個(gè)加壓過(guò)程。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述納米壓印方法，其特征在于:所述壓印過(guò)程中的壓印力是通過(guò)對(duì)超聲波發(fā)射裝置上部施加壓印力的方法來(lái)間接對(duì)模板施加壓印力。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述納米壓印方法，其特征在于:所述模板是由硅、二氧化硅、氧化娃、金屬等硬質(zhì)材料中的一種制成的剛性模板。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述納米壓印方法，其特征在于:所述納米壓印膠材料為紫外光固化納米壓印膠、聚甲基丙烯酸甲酯中的一種。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述納米壓印方法，其特征在于:所述的納米壓印技術(shù)包括采用熱壓印或者紫外光固化壓印等以剛性模板和襯底為組合的納米壓印技術(shù)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種納米壓印方法，先將納米壓印膠層材料均勻旋涂于襯底上，形成壓印膠層；然后將該襯底放置在超聲波發(fā)射裝置上，并采用上部裝有超聲波發(fā)射裝置的模板進(jìn)行壓?。粔河⊥瑫r(shí)，模板上部的超聲波發(fā)射裝置和襯底下部的超聲波發(fā)射裝置分別對(duì)模板和襯底施加超聲波；最后，停止施加壓力和超聲波，待壓印膠層固化后，移去模板。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比解決了納米壓印過(guò)程中由于模板空腔滯留氣體的影響或聚合物流動(dòng)性不足而導(dǎo)致的模板空腔不能被完全填充的缺陷，降低了壓印力，大大的提高了模板空腔中聚合物的填充率，進(jìn)而提高壓印的成功率。
【IPC分類】G03F7/00
【公開號(hào)】CN105372931
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510417461
【發(fā)明人】王清, 馬立俊, 劉華偉, 張睿, 張金濤, 鄭旭
【申請(qǐng)人】山東科技大學(xué)
【公開日】2016年3月2日
【申請(qǐng)日】2015年7月16日