一种步进压印复合凸台模板及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种步进压印复合凸台模板及其制备方法；主要用于步进压印光刻，其能够灵活制备步进压印凸台模板；能够容易地更换模板以满足步进压印需要；采用3D打印、浇筑以及吸胶的方法可快速制备步进压印复合凸台模板，凸台分别由透明刚性支撑层、透明弹性缓冲层、透明模板压印层组成；高的透光率可以极大的提高UV光的利用率，节能环保；同时，复合凸台模板刚性层提供压印力的支撑与传递、弹性层提供力的均匀分布与缓冲，模板层提供结构的传递与复制。因此，本发明专利技术可实现步进压印复合凸台模板的制备与替换，良好的普适性，将具有很重要的研究意义与工程应用价值。研究意义与工程应用价值。研究意义与工程应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种步进压印复合凸台模板及其制备方法


[0001]本专利技术涉及微纳加工制造
，特别涉及一种步进压印复合凸台模板及其制备方法。

技术介绍

[0002]在半导体领域中，微纳器件的尺寸不断地向更小的方向发展，其加工难度也更高，尽管光学光刻是微纳米制造的主流光刻技术，但其仍受曝光波长衍射极限的限制，提高分辨率，缩短光源的波长，提高数值孔径以及改进曝光方式，等已成为现在各国研究人员探索的主要方向。纳米压印技术以其分辨率高，成本低，工艺环节少，速度快，可制备纳米级别的各种结构等特点，已成为光刻技术的有力竞争者。纳米压印技术的优点包括工艺相对简单、高效(可大面积制作，产能高)，低成本、压印模板可重复使用;可以同时制作出成百上千个微纳结构器件，却不需要光学曝光那样复杂的光学系统或电子束曝光那样复杂的电磁聚焦系统。并且，由于没有光学曝光中的衍射现象以及电子束曝光中的散射现象，纳米压印技术可制作分辨率为5nm以下的高分辨率图形。
[0003]其中步进压印兼容大尺寸硅工艺，印模制作成本低，图形质量优于相同尺寸的光学曝光结果，同时设备成本和运行成本较光学曝光也大大降低。但由于在步进压印中微观图形的转移需要凸台模板来完成，因此制作出高精度、高均匀、高平整和高保真的压印模板是整个工艺的核心问题之一，而在凸台模板制作过程中,如何选择模板材料和模板制备过程中的工艺条件控制又是整个凸台模板制作的重点。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种步进压印复合凸台模板及其制备方法，以克服现有技术中的不足。/>[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：本申请公开了一种步进压印复合凸台模板，由透明刚性支撑层、透明弹性缓冲层和透明模板压印层复合而成；所述透明弹性缓冲层位于透明刚性支撑层与透明模板压印层之间；所述透明模板压印层表面形成有纳米尺寸结构；所述透明刚性支撑层的硬度为85~95HD；所述透明弹性缓冲层的硬度为7~10HD；所述透明模板压印层的硬度为25~30HD；所述透明模板压印层采用氟基聚氨酯丙烯酸酯。
[0006]作为优选，所述透明刚性支撑层采用亚克力板、二氧化硅玻璃、石英玻璃中的一种；所述透明弹性缓冲层采用脂肪族聚氨酯丙烯酸酯或脂肪族丙烯酸酯。
[0007]作为优选，所述透明刚性支撑层的透光率大于90%；所述透明弹性缓冲层的透光率大于85%；所述透明模板压印层透光率大于85%。
[0008]作为优选，所述透明模板压印层的接触角大于120
°
。
[0009]本专利技术还公开了一种步进压印复合凸台模板的制备方法，具体包括如下步骤：S1、在硅片上，通过3D打印技术制作用于浇筑透明弹性缓冲层的图案轮廓；
S2、在步骤S1的图案轮廓上浇筑透明弹性缓冲层，脱气处理后，覆盖透明刚性支撑层，并进行紫外固化，得到初步模板；S3、将初步模板揭下，并将弹性缓冲层的一面放置在旋涂有氟基聚氨酯丙烯酸酯的硅片上，进行透明模板压印层的吸附；S4、将吸附有氟基聚氨酯丙烯酸酯的初步模板放置在所需制作模板的模具上，进行纳米尺寸结构的形成，UV固化后，分离得到步进压印复合凸台模板。
[0010]作为优选，步骤S1具体包括如下子步骤：S11、预先对硅片进行清洗，再用氧等离子体处理15~30min；S12、通过3D打印技术完成图案轮廓后，蒸镀一层10~50nm厚的二氧化硅；S13、将硅片置于体积比为3：1~5：1的无水乙醇/水的溶液中，加入质量分数为5%~20%的甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷溶液，并调节PH至3.5~5.5，在65~85℃下反应90~120min，得到疏水硅片；作为优选，步骤S2中，覆盖透明刚性支撑层之前需要进行预处理：对透明刚性支撑层进行清洗，再用氧等离子体处理15~30min。
[0011]作为优选，步骤S3具体包括如下子步骤：S31、在硅片上旋涂氟基聚氨酯丙烯酸酯；S32、将初步模板从步骤S1的图案轮廓上揭下，并将弹性缓冲层的一面放置在S31的硅片上10~20min，使得氟基聚氨酯丙烯酸酯吸附在弹性缓冲层的交联网络中。
[0012]本专利技术的有益效果：1、本专利技术采用氟基聚氨酯丙烯酸酯作为透明模板压印层，因为其含氟表面能更低，并由于双键交联导致硬度提高，所以，能保证压印精度，可复制低于300纳米的结构；而一般的PDMS类材料较柔软，表面能也低于氟基聚氨酯丙烯酸酯，所以，只能复制300纳米以上的结构；2、本专利技术采用透明刚性支撑层、透明弹性缓冲层和透明模板压印层的硬软硬复合形式；透明刚性支撑层提供压印力的支撑与传递；透明弹性缓冲层提供力的均匀分布与缓冲；透明模板压印层提供结构的传递与复制。
[0013]3、通过3D打印技术，可以灵活设计步进压印凸台图案。
[0014]4、可复制不同类型的模板模具，包括金属、非金属、硅橡胶，满足步进光刻的需要；5、采用高的透光率，可以极大的提高UV光的利用率，节能环保；6、采用3D打印、浇筑以及吸胶的方法可快速制备步进压印复合凸台模板；可实现步进压印复合凸台模板的制备与替换，良好的普适性，将具有很重要的研究意义与工程应用价值。
[0015]本专利技术的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
附图说明
[0016]图1为步进压印制备流程图；图2为步进压印复合凸台模板压印示意图；图3为透明模板压印层的接触角；图4是对比二的PDMS压印结果示意图；
图5为实施例一得压印结果示意图。
[0017]1‑
透明刚性支撑层、2
‑
透明弹性缓冲层、3
‑
透明模板压印层。
具体实施方式
[0018]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限制本专利技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本专利技术的概念。
[0019]参阅图2，本专利技术实施例提供一种步进压印复合凸台模板；由透明刚性支撑层、透明弹性缓冲层和透明模板压印层复合而成；所述透明弹性缓冲层位于透明刚性支撑层与透明模板压印层之间；所述透明模板压印层表面形成有纳米尺寸结构；所述透明刚性支撑层的硬度为85~95HD；所述透明弹性缓冲层的硬度为7~10HD；所述透明模板压印层的硬度为25~30HD；所述透明模板压印层采用氟基聚氨酯丙烯酸酯。
[0020]在一种可行的实施例中，所述透明刚性支撑层采用亚克力板、二氧化硅玻璃、石英玻璃中的一种；所述透明弹性缓冲层采用脂肪族聚氨酯丙烯酸酯或脂肪族丙烯酸酯。
[0021]在一种可行的实施例中，述透明刚性支撑层的透光率大于90%；所述透明弹性缓冲层的透光率大于85%；所述透明模板压印层透光率大于85%。
[0022]参阅图3，在一种可行的实施例中，所述透明模板压印层的接触角大于120
°
。
[0023]参阅图1，本专利技术一种步进压印复合凸台模板的制备方法，具体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种步进压印复合凸台模板：其特征在于：由透明刚性支撑层、透明弹性缓冲层和透明模板压印层复合而成；所述透明弹性缓冲层位于透明刚性支撑层与透明模板压印层之间；所述透明模板压印层表面形成有纳米尺寸结构；所述透明刚性支撑层的硬度为85~95HD；所述透明弹性缓冲层的硬度为7~10HD；所述透明模板压印层的硬度为25~30HD；所述透明模板压印层采用氟基聚氨酯丙烯酸酯。2.如权利要求1所述的一种步进压印复合凸台模板，其特征在于：所述透明刚性支撑层采用亚克力板、二氧化硅玻璃、石英玻璃中的一种；所述透明弹性缓冲层采用脂肪族聚氨酯丙烯酸酯或脂肪族丙烯酸酯。3.如权利要求1所述的一种步进压印复合凸台模板，其特征在于：所述透明刚性支撑层的透光率大于90%；所述透明弹性缓冲层的透光率大于85%；所述透明模板压印层透光率大于85%。4.如权利要求1所述的一种步进压印复合凸台模板，其特征在于：所述透明模板压印层的接触角大于120
°
。5.如权利要求1所述的一种步进压印复合凸台模板的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：S1、在硅片上，通过3D打印技术制作用于浇筑透明弹性缓冲层的图案轮廓；S2、在步骤S1的图案轮廓上浇筑透明弹性缓冲层，脱气处理后，覆盖透明刚性支撑层，并进行紫外固化，得到初步模板；S3、将初步模板揭下，并将弹性...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓萌萌，
申请(专利权)人：璞璘科技杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：