[发明专利]一种微纳米结构防失真转印方法及转印装置

说明书

本发明涉及一种微纳米结构防失真转印方法及转印装置。转印方法包括以下步骤：S1：将待转印材料预处理形成预聚体，S2：将预聚体和模板共同放入一个真空容器内，S3：对真空容器做真空处理，S4：利用遥控器将预聚体倾倒在模板上，S5：对真空容器破真空，S6：重复S3和S5直至模板的转印结构被预聚体完全填充，S7：将模板和覆盖在模板上的预聚体从真空容器内取出，将预聚体固化形成微纳米结构，对微纳米结构做脱模处理。本发明利用遥控器在真空容器外控制待转印材料的倾倒，在真空腔内实现微纳米转印操作，通过预先对真空容器做真空处理，消除了模板结构气体被密封造成的转印失真，利用填充槽内外气压差将预聚体挤压到填充槽内，提高了转印的效率。

技术领域

本发明涉及微纳米结构加工技术领域，特别是涉及一种微纳米结构防失真转印方法、一种微纳米结构防失真转印装置。

背景技术

目前的微纳米转印方法在转印大高宽比的沟槽、非通孔等结构时，会由于待转印液态聚合物黏度大、待转印微纳米结构中存在气体、液态聚合物与结构的粘附等原因，导致液态待转印材料难以充满整个待微纳米结构模板，从而造成转印后的结构与设计模板不一致，即结构失真(如图1和图2所示)。此外，目前方法中，是靠重力使液态聚合物充满待微纳米结构，时间较长，效率低。

现有技术转印得到的微柱结构电子显微镜图如图1所示。由电镜图可知，当非通孔的尺寸过小(1μm左右)时，PDMS(聚二甲基硅氧烷，Polydimethylsiloxane，)预聚体由于其很高的粘稠度，因此难以进入模板的小孔内。转印固化后的PDMS微柱高度(约0.5μm)远远小于孔的设计深度(5-7μm)。说明在使用非通透微米孔作为模板微纳米结构时，黏稠的待转印聚合物液体难以进入模板内，从而造成转印失败。

发明内容

基于此，有必要针对微纳米结构在转印时易失真的问题，提供一种微纳米结构防失真转印方法及转印装置。本发明通过以下技术方案实现：一种微纳米结构防失真转印方法包括以下步骤：

S1：将待转印材料与固化剂充分混合形成液态聚合物。将液态聚合物放置在低压环境中去除气泡形成预聚体。

S2：将预聚体和模板共同放入一个真空容器内。模板具有多个填充槽或填充孔。

S3：对真空容器做真空处理直至真空容器内的真空度低于一个预设的气压阈值。

S4：利用遥控器将预聚体倾倒在模板上，直至预聚体完全覆盖模板的填充槽或填充孔所在的区域。

S5：对真空容器破真空直至真空容器内的气压与真空容器外气压一致。

S6：重复S3和S5直至模板的填充槽或填充孔被预聚体完全填充。

S7：将模板和覆盖在模板上的预聚体从真空容器内取出。将预聚体固化形成微纳米结构。对微纳米结构做脱模处理。

上述转印方法通过在低压环境下进行转印，将模板的填充槽或填充孔调节至低压状态，避免待转印材料直接覆盖填充槽时在填充槽内残留空气，消除了模板结构气体被密封造成的转印失真，同时通过真空容器内外气压差形成压力将待转印材料压入模板的填充槽内，避免因待转印材料粘度大难以靠重力填充到填充槽内，提高转印的效率。

在其中一个实施例中，待转印材料为PDMS或热塑型聚酯。当待转印材料为PDMS时，将PDMS与固化剂按质量比10：1的比例进行混合。在去除气泡过程中，低压环境的真空度不高于10^-2Pa。

在其中一个实施例中，对模板使用无水乙醇进行清洗。

在其中一个实施例中，预聚体通过注射或倾倒的方法填充到模板上。其中，注射的方法为：使用注射泵将预聚体注射到模板上，预聚体流动覆盖到每个填充槽。