[發明專利]一種紫外光固化軟印刷復合模板的制備方法

有效

• 申請號: 201310655163.9
• 申請日: 2013-12-08
• 公開（公告）號: CN103616796A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 鄧啟凌;張滿;史立芳;胡松;秦燕云;曹阿秀
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G03F7/00
• 分類號: G03F7/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明;孟卜娟

技術領域

本發明屬于微電子學與納米電子學中的微納加工領域，具體涉及一種紫外光固化軟印刷復合模板的制備方法。

背景技術

軟印刷技術的概念先于納米壓印技術在1993年首次提出。如同納米壓印一樣，軟印刷技術自提出后也受到廣泛重視，在過去二十年中相繼出現了許多衍生技術，例如微接觸印刷，模型復制，模型轉移，毛細管作用輔助微注模，有機溶劑輔助微注模等。軟印刷技術已經成為與納米壓印技術平行發展的、在生物化學領域有許多應用的納米圖形復制技術。與納米壓印相比，軟印刷技術具有工藝簡單、無需壓力、保形度高、分辨率高等優勢，對于快速制備大面積的高分辨率的微納結構具有較大的潛力。

目前常用的軟印刷模板一般是利用易固化的彈性膠質材料通過澆注的方法制備而成。該類模板的楊氏模量較小，一般小于10MPa，嚴重限制了高分辨微納結構的制備，所以采用雙層結構的柔性復合模板，結構層是剛性材料，楊氏模量大于50MPa，增大了模板的分辨率；基底層是彈性膠質材料，增加了模板的保形性，在壓印制備結構的過程中無需外界施加壓力，簡化了制備工藝。剛性結構層的柔性復合模板具有分辨率高、成本低、工藝簡單、易操作等優點，在微納結構的制備中擁有較大的發展潛力和廣闊的應用前景。

目前用于制備聚合物模板的聚合物材料種類繁多，性能多樣。本發明使用剛性的巰基-烯材料作為柔性復合模板的剛性結構層。2001年，諾貝爾獎獲得者Sharpless等人提出并大力發展了一種有機反應的新概念---點擊反應。點擊反應具有對氧氣或水不敏感、反應速率快、反應過程無副反應無副產物、反應條件溫和、組分調節能力大以及獨立于其他一般的有機綜合反應等眾多優點。目前，研究者們正在研究的巰基-烯材料在紫外光輻照下發生的聚合反應屬于點擊反應的一種，具備點擊反應的眾多優點且在聚合過程中材料收縮率很低，小于5%。另外，巰基-烯材料的原料種類繁多，性能可以調控，并且目前還沒有應用于紫外光固化納米壓印聚合物模板的制備。所以本發明基于巰基-烯材料的優良性質，發展一種新型的紫外光固化剛性材料，通過紫外光固化軟印刷技術制備高分辨、低成本、無需壓力的柔性復合模板。

發明內容

本發明的目的是提供一種紫外光固化軟印刷復合模板的制備方法，適合用于紫外光固化軟印刷技術。與現有的軟印刷復合模板加工工藝相比，具有工藝簡單、成本低、產率高等優點。

本發明采用的技術方案為：一種紫外光固化軟印刷復合模板的制備方法，包括以下步驟：

（1）獲取表面含有浮雕微納米結構的硅、石英或二氧化硅原始母板，并對母板進行表面處理；

（2）配制楊氏模量大于50MPa的巰基-烯材料；

（3）將步驟（2）中配制的巰基-烯材料均勻涂覆在步驟（1）中經過處理的原始母板上；

（4）獲取一塊用彈性膠質材料制備的柔性基板，輕輕地覆蓋在步驟（3）中的巰基-烯材料上；

（5）放置在紫外光下固化；

（6）固化成型后，將由巰基-烯材料結構層和柔性基板組成的復合納米結構從原始母板上剝離下來；

（7）對步驟（6）中的復合納米結構進行與步驟（1）中相同的表面防粘處理，獲得可用于紫外光固化軟印刷技術的柔性復合模板。

進一步的，所述步驟（1）對母板進行表面處理具體如下：

（11）對母板表面進行氧氣反應離子刻蝕，刻蝕功率為30W，氧氣流量為40sccm，刻蝕時間為2分鐘，以清潔結構表面；

（12）把步驟（11）中的母板放在防粘容器內，對防粘容器抽真空，使容器中的壓強降低為5Pa；

（13）關閉真空閥門，保持容器中的壓強，慢慢地打開表面活性劑（1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷）閥門，使容器的壓強升到40Pa，然后關閉閥門，等待10分鐘；

（14）打開真空閥門抽真空，使容器中壓強再次降到5Pa，然后關閉真空閥，慢慢地打開超凈水閥門，使容器中壓強升到104Pa，關閉閥門，等待10分鐘；

（15）重復（12）至（14）步驟兩次；

（16）向防粘容器中沖入氮氣，取出母板。

進一步的，所述步驟（2）中巰基-烯材料由巰基單體材料和烯烴單體材料光聚合反應生成，其中巰基單體材料包括聚巰基丙基硅氧烷、季戊四醇四-3-巰基丙酸酯、1,2-乙二硫醇、1,6-己二硫醇、烯丙氧丙基甲基硅氧烷均聚物；烯烴單體材料包括乙氧雙酚A甲基丙烯酸雙酯、三聚氰酸三烯丙酯、二甲基丙酸乙二醇酯、季戊四醇三丙烯酸酯。