[發明專利]一種大面積納米壓印光刻的裝置和方法

有效

• 申請號: 201210050571.7
• 申請日: 2012-02-29
• 公開（公告）號: CN102591143A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 蘭紅波;丁玉成
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: G03F7/00
• 分類號: G03F7/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

1.?一種大面積納米壓印光刻的裝置，其特征是，它包括：工作臺、襯底、液態有機聚合物、模板、氣閥板，氣腔室、紫外光光源、壓印機構、真空管路、壓力管路；其中，涂鋪有液態有機聚合物的整片襯底固定于工作臺之上；模板通過真空管路吸附在氣閥板的底面，氣閥板固定在氣腔室的底面，紫外光光源固定在氣腔室的頂面；壓印機構與氣腔室相連；壓力管路與氣腔室的進氣口相連；所述模板為氟聚合物基薄膜結構復合軟模具，它包括支撐層和特征結構層，其中支撐層具有透明、高度柔性和薄膜結構的特性，特征結構層具有低的表面能、高彈性模量和透明的特性，在特征層設有納米結構腔。

2.如權利要求1所述的大面積納米壓印光刻的裝置，其特征是，所述支撐層進行表面改性處理，或者涂覆一層透明的偶聯劑材料。

3.如權利要求1所述的大面積納米壓印光刻的裝置，其特征是，所述模板以透明高彈性薄膜狀PET材料為支撐層，以低表面能、硬質、透明氟聚合物材料為特征結構層，其中特征結構層厚度是10-50微米，支撐層厚度是100-200微米。

4.如權利要求1所述的大面積納米壓印光刻的裝置，其特征是，所述壓力管路的工作范圍是：0-5bar；壓印過程中的工作壓力是100-1000mbar；?真空管路的工作范圍為<-0.2bar。

5.如權利要求1所述的大面積納米壓印光刻的裝置，其特征是，所述紫外光光源為LED燈陣列。

6.一種采用權利要求1所述的大面積納米壓印光刻的裝置的壓印方法，其特征是，它包括如下步驟：

（1）預處理過程

在襯底上旋涂一層液態有機聚合物，將其置于工作臺之上；將模板通過真空方式吸附在在氣閥板的底面；并使模板與襯底對正；

（2）壓印過程

?壓印機構帶動模板從初始工位向襯底移動，同時開啟壓力管路，向氣腔室通入壓縮空氣；壓印機構開始時是快速向襯底移動，當特征結構層的最低點與襯底的液態有機聚合物接觸，壓印機構轉變為工進速度；

?在氣體輔助壓印力和壓印機構微小工進壓印力的綜合作用下，薄膜狀模具逐漸攤平鋪展在外延片的液態有機聚合物上，并使模板與襯底上的液態有機聚合物共形接觸；

?增大氣體輔助壓印力，使液態有機聚合物在模板的特征結構層納米結構腔內的逐漸充填；

繼續增大氣體輔助壓印力，實現液態有機聚合物在模板的特征結構層納米結構腔內的完全充填，并且將殘留層減薄至預定的厚度；

（3）一次固化過程

開啟紫外光源，紫外光透過模板對液態有機聚合物曝光，使之“一次固化”，完成聚合物納米結構的定型；

（4）脫模過程

?關閉壓力管路，壓印機構帶動模板向上微移動，首先破壞模板的特征結構層與固化后的壓印結構接觸界面的粘附力，使模具與“一次固化”的壓印結構相互分離，在壓印力完全釋放條件下，對“一次固化”的復形結構進行二次固化或者后固化處理，達到完全固化；

?聚合物充分完全固化后，采用“揭開”式脫模方法，即脫模過程模具首先從周邊與壓印結構相分離，隨著提升高度的增加，脫模向中間擴展，在很小脫模力作用下即可實現模板與壓印圖形的逐漸相互分離，完成脫模；

?模板與壓印結構完全分離后，壓印機構帶動模具快速向上運動，返回壓印原位，以便更換襯底，開始下一次工作循環；

（5）后處理過程

通過常規的各向異性刻蝕工藝等比例往下刻蝕，去除殘留層，在聚合物上復制出模具的微納米特征結構；進一步結合刻蝕工藝，以聚合物圖形為掩模，將特征圖形轉移到襯底上，實現襯底圖形化。

7.?如權利要求5所述的壓印方法，其特征是，所述一次固化時間10-20s，二次固化的時間20-50s。