一种纳米压印模版的制备方法技术

本发明专利技术涉及微纳米制备技术领域，具体涉及一种纳米压印模版的制备方法。包括制备聚苯乙烯微球分散液、将聚苯乙烯微球转移到石英衬底上形成自组装阵列、采用反应离子刻蚀法对附着有聚苯乙烯微球自组装阵列的石英衬底进行刻蚀、清洗等步骤。本发明专利技术工艺简单且易于操控、经济实惠、实用性广。实用性广。实用性广。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米压印模版的制备方法


[0001]本专利技术涉及微纳米制备
，具体涉及一种纳米压印模版的制备方法。

技术介绍

[0002]纳米压印(Nano
‑
imprint Lithography，NIL)技术作为近年来迅速发展的一种新颖的微纳加工技术，突破了传统光刻在特征尺寸上减小的困难，具有低成本、分辨率高、高产率的优势。纳米压印的基本原理就是将模板上制备好的图案结构通过光刻胶等材料以热压或者光刻等工艺转移到所需的基底上。最初的纳米压印技术是使用热固性材料作为转印介质填充在模板与待加工材料之间，转移时需要加高压并加热来使其固化。后来人们使用光刻胶代替热固性材料，采用注入式代替压印式加工，避免了高压和加热对加工器件的损坏，也有效防止了气泡对加工精度的影响。而模板的选择也更加多样化。原来的刚性模板虽然能获得较高的加工精度，但仅能应用于平面加工。研究者们提出了使用弹性模量较高的PDMS(聚二甲基硅氧烷)作为模板材料，开发了软压印技术。这种柔性材料制成的模板能够贴合不同形貌的表面，使得加工不再局限于平面，对颗粒、褶皱等影响加工质量的因素也有了更好的容忍度。与其它传统微纳米制备技术相比，纳米压印技术具有高度的制备精度和可实现的纳米结构精度，而且由于其简单易行、成本低廉等优点广泛应用于半导体制造、MEMS、医学等领域。纳米压印中使用的纳米压印模版是纳米尺度上具有特定结构形貌和材料性质的模板，通常采用电子束光刻(EBL)技术制备。而EBL技术是利用电子束在电子束光刻胶上描画或投影复印图形的光刻技术。但是EBL设备与电子束光刻胶造价昂贵，条件苛刻，操作复杂，对工艺水平要求高，导致纳米压印模板制备周期长，难度大，不利于批量生产。中国专利2021115636429公开了一种《基于自组装的聚苯乙烯微球纳米压印母版》，公开号为CN114393763A。采用苯乙烯、过硫酸钾和二乙烯基苯的水溶液，经氮气吹扫得到乳液聚合物，再将该乳液聚合物离心分离、干燥得到聚苯乙烯微球，将聚苯乙烯微球进入乙醇水混合液中配制成分散液，最后采用提拉镀膜法将聚苯乙烯微球镀在玻璃表面，干燥并剥离玻璃表面的薄膜等等所述聚苯乙烯微球纳米压印母版。与电子束光刻(EBL)技术相比，上述基于自组装的聚苯乙烯微球纳米压印母版制备方法具有操作简单、对工艺水平要求低、造价低的优点。但是，这种方法制备的纳米压印母版是将聚苯乙烯微球本身作为母版的一部分，要求完整地保留组合成特定形态的聚苯乙烯微球，但在采用提拉镀膜法将聚苯乙烯微球镀在玻璃表面以后，聚苯乙烯微球与玻璃表面的粘结力有限，一方面在剥离表面的薄膜时，很容易将聚苯乙烯微球一起剥离，造成制模失败；另一方面在母版的使用过程中也很容易造成聚苯乙烯微球提前脱落，造成母版提前报废。

技术实现思路

[0003]针对上述技术问题，本专利技术的目的在于提供了一种操作简单、对工艺水平要求低、造价低廉、替代电子束光刻技术、以石英片为衬底的纳米压印模版的制备方法。
[0004]本专利技术所述一种纳米压印模版的制备方法，包括以下步骤：
[0005]步骤一：制备聚苯乙烯微球；将聚苯乙烯微球与分散剂混合形成微球分散液；
[0006]步骤二；将微球分散液中的聚苯乙烯微球转移到石英衬底上，在石英衬底上形成聚苯乙烯微球自组装阵列；
[0007]步骤三：采用反应离子刻蚀法对附着有聚苯乙烯微球自组装阵列的石英衬底进行刻蚀，削减聚苯乙烯微球尺寸的同时对石英衬底的上表面进行刻蚀，使石英衬底的上表面形成与聚苯乙烯微球自组装阵列相对应的有序结构阵列；
[0008]步骤四：清洗并去除石英衬底上的残留物获得所述纳米压印模版。
[0009]通过本方案，该方法可以替代昂贵的电子束光刻技术，是一种操作简单、对工艺水平要求低、造价低廉的纳米压印模版的制备方法。
[0010]优选地，所述刻蚀反应气体包括刻蚀气体保护气体，其中所述刻蚀气体为SF6，通量为15
‑
75sccm，所述保护气体为C4F8，通量为5
‑
15sccm；刻蚀时间为10
‑
200s。
[0011]通过本方案，刻蚀气体与保护气体协同作用，可以控制刻蚀形成的结构阵列的形状。
[0012]优选地，所述反应离子刻蚀法的射频功率为160W，所述刻蚀气体为SF6，通量为15sccm，所述保护气体为C4F8，通量为5sccm；刻蚀时间为10
‑
200s。
[0013]通过本方案，可以在石英衬底上得到圆台状的结构阵列。
[0014]优选地，所述反应离子刻蚀法的射频功率为160
‑
480W，所述刻蚀反应气体为SF6和O2，其中的SF6通量为15
‑
75sccm、O2的通量为5
‑
15sccm；刻蚀时间为100
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130s。
[0015]通过本方案，同时使用两种刻蚀反应气体，可以得到更好的刻蚀效果并且更容易控制刻蚀的进程。
[0016]优选地，所述反应离子刻蚀法的射频功率为160W，所述刻蚀气体SF6的通量为75sccm，O2的通量为为15sccm；刻蚀时间为130s。
[0017]通过本方案，可以在石英衬底上得到火山状的结构阵列。
[0018]优选地，所述反应离子刻蚀法射频功率为300W
‑
480W，SF6的通量为75sccm，O2的通量为15sccm；刻蚀时间为130s。。
[0019]通过本方案，可以在石英衬底上得到沟壑状的结构阵列。
[0020]优选地，所述反应离子刻蚀法射频功率为220W
‑
300W，SF6的通量为75sccm，O2的通量为15sccm；刻蚀时间为130s。
[0021]通过本方案，可以在石英衬底上得到花苞状的结构阵列。
[0022]优选地，在步骤二,采用液/空气界面转移法将分散液中的聚苯乙烯微球转移到石英衬底上,所述液/空气界面转移法是将石英衬底完全浸没在纯水中，使石英衬底的上表面与水面平行，随后将微球分散液注入上述纯水中，使聚苯乙烯微球均匀漂浮在水面上，最后在石英衬底的上表面保持水平的状态下将石英衬底逐渐提出水面，使漂浮在水面上的聚苯乙烯微球附着在石英衬底的上表面。
[0023]通过本方案，可以将聚苯乙烯微球转移到石英衬底的上表面。
[0024]优选地，在步骤二,采用旋涂法将微球分散液中的聚苯乙烯微球转移到石英衬底上，所述旋涂法是在旋涂机或匀胶机上设置转速与时间，使微球分散液中的聚苯乙烯微球受到离心力的作用而均匀附着在石英衬底上。
[0025]通过本方案，也可以将聚苯乙烯微球转移到石英衬底的上表面。
[0026]优选地，所述清洗并去除石英衬底上的残留物是采用超声波去除聚苯乙烯微球的残渣。
[0027]通过本方案，可以高效地清理石英衬底上残留的聚苯乙烯微球的残渣,得到清洁无污染的纳米压印模版。
[0028]与现有的技术相比本专利技术的有益效果是：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米压印模版的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：制备聚苯乙烯微球；将聚苯乙烯微球与分散剂混合形成微球分散液；步骤二；将微球分散液中的聚苯乙烯微球转移到石英衬底上，在石英衬底上形成聚苯乙烯微球自组装阵列；步骤三：采用反应离子刻蚀法对附着有聚苯乙烯微球自组装阵列的石英衬底进行刻蚀，削减聚苯乙烯微球尺寸的同时对石英衬底的上表面进行刻蚀，使石英衬底的上表面形成与聚苯乙烯微球自组装阵列相对应的有序结构阵列；步骤四：清洗并去除石英衬底上的残留物获得所述纳米压印模版。2.根据权利要求1所述的纳米压印模版的制备方法，其特征在于，所述反应离子刻蚀法的射频功率为160
‑
480W，所述刻蚀反应气体包括刻蚀气体保护气体，其中所述刻蚀气体为SF6，通量为15
‑
75sccm，所述保护气体为C4F8，通量为5
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15sccm；刻蚀时间为10
‑
200s。3.根据权利要求2所述的纳米压印模版的制备方法，其特征在于，所述反应离子刻蚀法的射频功率为160W，所述刻蚀气体为SF6，通量为15sccm，所述保护气体为C4F8，通量为5sccm；刻蚀时间为10
‑
200s。4.根据权利要求1所述的纳米压印模版的制备方法，其特征在于，所述反应离子刻蚀法的射频功率为160
‑
480W，所述刻蚀反应气体为SF6和O2，其中的SF6通量为15
‑
75sccm、O2的通量为5
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15sccm；刻蚀时间为100
‑
130s。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：王星，张子旸，陈红梅，
申请(专利权)人：青岛翼晨镭硕科技有限公司，
类型：发明
国别省市：