[发明专利]一种纳米压印方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米压印方法，属于微纳加工领域。

背景技术

20世纪90年代中期，美国Princeton大学NanostructureLab的StephenY.Chou教授等针对传统的光刻工艺受到曝光波长的限制，无法进一步获得更小尺寸这一缺点而提出了纳米压印技术。该技术以其低成本、高分辨率、工艺过程简单等优点，引起了各国研究人员的广泛关注，并被广泛应用在光学、电子学、生物学等众多领域，被誉为十大可改变世界的科技之一。

在纳米压印技术中，模板空腔中聚合物填充率的高低是衡量纳米压印技术成功与否的关键性指标。模板空腔中聚合物填充率较低，会直接导致图形转移失败。为了实现模板空腔与聚合物的完全接触，使模板空腔中的聚合物填充率更高，目前的技术通常采用增加压力或提高聚合物的流动性等方法来获得。但是以上解决方法都有自己的不足之处，增加压力会对模板和衬底造成损伤，缩短模板和衬底的使用寿命；提高聚合物的流动性会使后续的胶层固化、定型，模板脱离等过程难度增加。同时这两种方法都不能有效地解决由于模板空腔中的滞留气体对压印结果造成的不利影响。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有纳米压印过程中由于模板空腔滞留气体的影响或聚合物流动性不足而导致的模板空腔不能被完全填充这一问题，通过提供一种纳米压印方法，以实现模板空腔中聚合物填充率的显著提高和压印力的降低，进而提高纳米压印的成功率。

为了实现上述目的，本发明采用如下的解决方案：一种纳米压印方法，先将纳米压印胶层材料均匀旋涂于衬底上，形成压印胶层；然后将该衬底放置在超声波发射装置上，并采用上部装有超声波发射装置的模板进行压印；压印同时，模板上部的超声波发射装置和衬底下部的超声波发射装置分别对模板和衬底施加超声波；最后，停止施加压力和超声波，待压印胶层固化后，移去模板。

上述技术方案中，所述模板上部的超声波发射装置和衬底下部的超声波发射装置在模板和胶层接触前同时分别对模板和衬底施加超声波，并作用于整个加压过程；

上述技术方案中，所述压印过程中的压印力是通过对超声波发射装置上部施加压印力的方法来间接对模板施加压印力。

上述技术方案中，所述模板是由硅、二氧化硅、氧化硅、金属等硬质材料中的一种制成的刚性模板。

上述技术方案中，所述纳米压印胶材料为紫外光固化纳米压印胶、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种。

上述技术方案中，所述的纳米压印技术包括采用热压印或者紫外光固化压印等以刚性模板和衬底为组合的纳米压印技术。

本发明的工作原理为：利用超声波作为机械波的物理特性，当对模板和衬底同时施加超声波时，会引起模板和衬底震动，进而，引起模板纳米结构图案和胶层震动。同时配合竖向的压印力，胶层在模板纳米结构图案振动和压印力的双重作用下，会随着压印力的增大、模板向下位移的增加逐渐填充到模板空腔中，另外，胶层自身的振动进一步增强了这一填充效果。在振动作用下所需要施加的压印力与无振动作用下所需要施加的压印力相比将会有所减小。与此同时，由超声波引起的模板和胶层的振动在一定程度上会提高模板空腔中的滞留气体在胶层聚合物中的溶解度，也就相当于进一步提高了模板空腔中聚合物的填充率，使模板空腔能够达到完全填充的程度。

附图说明

图1为本发明纳米压印技术的工艺示意图。其中（1）超声波发射装置；（2）模板；（3）压印胶层；（4）衬底。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述：

本发明以纳米热压印技术为具体实施例。

参见图1所示，一种纳米压印方法，先将纳米压印胶层3材料均匀旋涂于衬底4上，并加热使其熔融、软化，形成压印胶层3；然后将该衬底4放置在超声波发射装置1上，并采用上部装有超声波发射装置1的模板2进行压印；压印同时，模板2上部的超声波发射装置1和衬底4下部的超声波发射装置1分别对模板2和衬底4施加超声波；最后，停止施加压力和超声波，待压印胶层3固化后，移去模板2。

所述模板2上部的超声波发射装置1和衬底4下部的超声波发射装置1在模板2和压印胶层3接触前同时分别对模板2和衬底3施加超声波，并作用于整个加压过程；

所述压印过程中的压印力是通过对超声波发射装置1上部施加压印力的方法来间接对模板2施加压印力。

所述模板2是由二氧化硅制成的刚性模板。

所述纳米压印胶层3材料为聚甲基丙烯酸甲酯。

以上所述是本发明的一种实施方式，同样本发明还可应用于紫外光固化压印等以刚性模板和衬底为组合的纳米压印技术。应当指出：在本发明基本原理的基础上，该领域的技术人不需要付出创造性劳动就可以做出的各种改进和变形都应视为本发明的保护范围。