CN102183875A

CN102183875A - 滚轮式紫外线软压印方法

Info

Publication number: CN102183875A
Application number: CN2011101183472A
Authority: CN
Inventors: 陈沁�; 史晓华
Original assignee: SUZHOU GUANGDUO MICRO NANO-DEVICE Co Ltd
Current assignee: Suzhou Guangduo Micro Nano Device Co ltd
Priority date: 2011-05-09
Filing date: 2011-05-09
Publication date: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2031-05-09
Also published as: CN102183875B

Abstract

本发明公开了一种滚轮式紫外线软压印方法，包括以下步骤：1）应用微细加工技术制作硬压印模；2）利用硬压印模翻刻制作软压印模；3）在衬底表面涂覆压印胶；4）利用滚轮线性滚压软压印模，将软压印模上的压印图形压印到衬底表面的压印胶上；5）使用紫外光对压印胶进行充分曝光；6）压印胶完全固化后，剥离软压印模。本发明结合了紫外线压印、软压印和滚轮式压印的优点，克服了普通硬模压印在大面积图形转换中均匀性问题，减小了衬底弯曲和表面不平整的影响，可以实现大尺寸样片的均匀压印，整个工艺过程简单，没有高温高压过程，不需要昂贵的激光器和光学器件，压印时间短，可控性高。

Description

滚轮式紫外线软压印方法

技术领域

本发明属于微纳米器件制作技术领域，具体涉及一种纳米压印方法。

背景技术

微纳米器件制作工艺，为近十多年来兴起的随着光电子应用领域，通讯领域，生物探测领域的发展需要而诞生的高新技术。即在半导体，金属及其它各种材料上，根据应用需要，制作出尺寸在微米级或纳米级的结构，此结构结合材料本身的特性，具有独特的应用。微纳米器件制作的主要工艺流程，包括电子束写版技术，紫外光写版技术，离子体蚀刻技术，金属蒸镀技术等。

纳米压印技术，是微纳米器件制作工艺中的一个重要技术，纳米压印技术最早由Stephen Y Chou教授在1995年率先提出，这是一种不同与传统光刻技术的全新图形转移技术。纳米压印技术的定义为：不使用光线或者辐照使光刻胶感光成形，而是直接在硅衬底或者其它衬底上利用物理学的机理构造纳米尺寸图形，与传统光刻技术相比，其优点在于：

1) 不依赖于光学曝光，分辨率高；

2) 不需要昂贵的激光器和复杂精密的光学***，成本低；

3) 可以实现并行的图形转换；

4) 三维复杂结构的一次成型。

现有的纳米压印技术主要有三种：热压印技术、紫外线压印技术和微接触纳米压印技术。其中，由于热压印技术固有的升降温过程和高压过程，目前还存在效率低的问题，实用中具有相当的技术难度；而紫外线压印技术是通过在压印胶中掺入光敏物质使得压印胶在紫外光照后可以固化从而实现室温压印的纳米压印技术，其工艺所要求的压力也大大降低，因此紫外线压印技术是一种比较有前途的纳米图形转换技术，对其进行优化和改进，具有显著的市场价值。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种滚轮式紫外线软压印方法，可以实现大尺寸样片的均匀压印，整个工艺过程简单，没有高温高压过程，不需要昂贵的激光器和光学器件，压印时间短，可控性高。

本发明的滚轮式紫外线软压印方法，包括以下步骤：

1）应用微细加工技术制作硬压印模；

2）利用硬压印模翻刻制作软压印模；

3）在衬底表面涂覆压印胶；

4）利用滚轮线性滚压软压印模，将软压印模上的压印图形压印到衬底表面的压印胶上；

5）使用紫外光对压印胶进行充分曝光；

6）压印胶完全固化后，剥离软压印模。

进一步，所述步骤1）中，所述微细加工技术为电子束曝光和干法刻蚀。

进一步，所述步骤1）中，所述制作硬压印模的具体步骤为：

A. 在硬模板上涂覆电子束胶；

B. 按照设计的压印图形对电子束胶进行电子束曝光；

C. 显影获得电子束胶上的压印图形；

D. 以电子束胶为掩模利用干法刻蚀进行硬模板的刻蚀；

E. 去除残余电子束胶完成硬压印模的制作。

进一步，所述电子束胶为ZEP520A或PMMA。

进一步，所述硬模板为硅晶片。

进一步，所述硬模板为石英板，且在所述步骤A中，在电子束胶上蒸发或淀积导电层。

进一步，所述步骤2）中，所述利用硬压印模翻刻制作软压印模的具体步骤为：

a. 在硬压印模有压印图形的一面上旋转涂覆高弹性模量的PDMS溶液；

b. 在热板上对高弹性模量的PDMS溶液进行热固化；

c. 在高弹性模量的PDMS表面涂覆低弹性模量的PDMS溶液；

d. 在热板上对低弹性模量的PDMS溶液进行热固化；

e. 将固化的PDMS双层模从硬压印模上剥离下来，得到软压印模。

进一步，所述压印胶为LR8765、 Amonil series 或OG 146。

进一步，所述衬底材料为石英、硅、蓝宝石、砷化镓、铟镓砷、氮化镓或各种金属。

本发明的有益效果在于：本发明结合了紫外线压印、软压印和滚轮式压印的优点，克服了普通硬模压印在大面积图形转换中均匀性问题，减小了衬底弯曲和表面不平整的影响，可以实现大尺寸样片的均匀压印，整个工艺过程简单，没有高温高压过程，不需要昂贵的激光器和光学器件，压印时间短，可控性高。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明中制作硬压印模的工艺流程示意图；

图2为本发明中制作软压印模的工艺流程示意图；

图3为本发明中滚轮式紫外线软压印的工艺流程示意图；

图4为利用本发明的方法在四英寸硅片上压印结果SEM图。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

紫外线压印技术是通过在压印胶中掺入光敏物质使得压印胶在紫外光照后可以固化从而实现室温的纳米压印技术，其工艺过程没有高温高压过程，且其所要求的压力低。软压印技术与普通硬模压印相比，其优点在于模具材料具有一定的弹性，能够很好的适应模具和衬底之间的平面度公差和平行度误差问题，减小了衬底弯曲和表面不平整的影响，可实现大尺寸样片的均匀压印。滚轮式压印由于工艺自身的连续性，非常适合大面积压印，并且其线接触特性也保证了压印胶对图形的高填充度和相对小的压力需求。

本发明的滚轮式紫外线软压印方法结合了紫外线压印、软压印和滚轮式压印的优点，包括以下步骤：

1）应用微细加工技术制作硬压印模

本实施例中，应用电子束曝光和干法刻蚀制作硬压印模，具体步骤如图1所示：

A. 在硬模板1上涂覆电子束胶2（如ZEP520A或PMMA等）；所述硬模板为硅晶片或石英板等；若硬模板为石英板，则另需在电子束胶上蒸发或淀积导电层（10～20nm金或者铝等）；

B. 按照设计的压印图形对电子束胶2进行电子束曝光3；

C. 显影获得电子束胶2上的压印图形；

D. 以电子束胶2为掩模利用干法刻蚀进行硬模板1的刻蚀；

E. 去除残余电子束胶2完成硬压印模4的制作。

如需硬模板的深刻蚀，可以考虑金属或者二氧化硅作为硬掩模，这样需要在步骤A前进行金属或者二氧化硅的淀积，在步骤D前加入硬掩模的湿法或者干法刻蚀。当然，硬压印模并不限于应用电子束曝光和干法刻蚀制作，还可以应用其它微细加工技术制作，如：套刻技术、激光直写技术、干涉光曝光技术和电镀工艺等。

2）利用硬压印模翻刻制作软压印模

本实施例中，制作软压印模的具体步骤如图2所示：

a. 在硬压印模4有压印图形的一面上旋转涂覆高弹性模量的PDMS（聚二甲基硅氧烷，polydimethylsiloxane）溶液5；

b. 在热板上对高弹性模量的PDMS溶液5进行热固化；

c. 在高弹性模量的PDMS表面涂覆低弹性模量的PDMS溶液6；

d. 在热板上对低弹性模量的PDMS溶液6进行热固化；

e. 将固化的PDMS双层模从硬压印模4上剥离下来，得到软压印模7。

可在步骤a前对硬压印模进行表面处理，如等离子体处理。当然，还可以采用注塑复制等其它方法从硬压印模翻刻制作软压印模。

3）在衬底8表面涂覆压印胶9，如图3中①所示；所述衬底材料为石英、硅、蓝宝石、砷化镓、铟镓砷、氮化镓或各种金属；所述压印胶为LR8765、 Amonil series 或OG 146等。

4）利用滚轮10线性滚压软压印模7，将软压印模7上的压印图形压印到衬底8表面的压印胶9上，如图3中②所示。

5）使用紫外光11对压印胶9进行充分曝光，如图3中③所示。

6）压印胶9完全固化后，剥离软压印模7，如图3中④所示。

本发明可实现大尺寸样片的均匀压印，如图4所示，在四英寸硅片上均匀压印出450nm周期的三角晶格光子晶体结构。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。

Claims

1. 一种滚轮式紫外线软压印方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）应用微细加工技术制作硬压印模；

2）利用硬压印模翻刻制作软压印模；

3）在衬底表面涂覆压印胶；

5）使用紫外光对压印胶进行充分曝光；

6）压印胶完全固化后，剥离软压印模。

2.根据权利要求1所述的滚轮式紫外线软压印方法，其特征在于：所述步骤1）中，所述微细加工技术为电子束曝光和干法刻蚀。

3.根据权利要求2所述的滚轮式紫外线软压印方法，其特征在于：所述步骤1）中，所述制作硬压印模的具体步骤为：

A. 在硬模板上涂覆电子束胶；

B. 按照设计的压印图形对电子束胶进行电子束曝光；

C. 显影获得电子束胶上的压印图形；

D. 以电子束胶为掩模利用干法刻蚀进行硬模板的刻蚀；

E. 去除残余电子束胶完成硬压印模的制作。

4.根据权利要求3所述的滚轮式紫外线软压印方法，其特征在于：所述电子束胶为ZEP520A或PMMA。

5.根据权利要求3所述的滚轮式紫外线软压印方法，其特征在于：所述硬模板为硅晶片。

6.根据权利要求3所述的滚轮式紫外线软压印方法，其特征在于：所述硬模板为石英板，且在所述步骤A中，在电子束胶上蒸发或淀积导电层。

7.根据权利要求1所述的滚轮式紫外线软压印方法，其特征在于：所述步骤2）中，所述利用硬压印模翻刻制作软压印模的具体步骤为：

b. 在热板上对高弹性模量的PDMS溶液进行热固化；

c. 在高弹性模量的PDMS表面涂覆低弹性模量的PDMS溶液；

d. 在热板上对低弹性模量的PDMS溶液进行热固化；

8.根据权利要求1至7任意一项所述的滚轮式紫外线软压印方法，其特征在于：所述压印胶为LR8765、 Amonil series 或OG 146。

9.根据权利要求1至7任意一项所述的滚轮式紫外线软压印方法，其特征在于：所述衬底材料为石英、硅、蓝宝石、砷化镓、铟镓砷、氮化镓或各种金属。