CN101581878A - 一种纳米结构的软模板制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是关于一种软压印模板的制造方法。其特征在于：通过多孔阳极氧化铝(AAO)模板复制出软模板。多孔阳极氧化铝孔径一般为10～500nm，孔洞较直分布均匀，作为母模板可以复制出高分辨率和高复型精度的软模板，减少了模板的制作成本和周期。本发明的显著特点是制作模板成本低廉，周期短，工艺简单，复制出来的软模板可以重复使用，能够实现大面积压印。
Description
技术领域
本发明涉及一种纳米模板的制作方法，属于纳米制造领域。
背景技术
随着半导体加工光学光刻技术上的制约，纳米压印技术已经成为替代传统光学光刻的一种具有优势的纳米制作技术，具有不逊的竞争力和广阔的应用前景。纳米压抑技术是采用具有纳米图案的压模将基片上的聚合物薄膜压出纳米级图形，再对压印件进行常规的刻蚀、剥离等加工，最终制成纳米结构和器件。纳米压印技术可以大批量重复性地在大面积基底上制备纳米结构图形，并且所制作出的高分辨率图案具有相当好的均匀性和重复性。该技术还具有制作成本低、简单易行、效率高等优点。目前，这项技术最先进的程度已达到5nm以下的水平。然而，纳米压印的关键是有合适的模板。通常所采用的电子束光刻等制作模板技术，由于制作成本高和周期长等缺点限制了纳米压印技术的研究。
制作多孔阳极氧化铝(AAO)的技术已经成熟，孔径的大小、孔洞的深度、孔间距和分布程度可以通过电解液类型、浓度、电压大小和阴阳极间距等工艺来控制。日本的Masuda等首先提出的二步阳极氧化法制得的高度规则排列和孔洞分布均匀AAO[Masuda H，Fukuda K.Science，1995，268(5216)：1466～1468]，已成为制备AAO模板的趋势。目前，AAO模板广泛用于定向生长纳米线[Rui-Long Zong，Ji Zhou，Bo Li，Ming Fu，Shi-Kao Shi，and Long-Tu Li，J.Chem.Phys.2005(123)094710-094715]，碳纳米管[Hyungdong Kang，Sangmoon Lee，and Haisung Lee，Journal of Vacuum Science & Technology B 2005(23)563-565]，量子点阵列[Masuda H，Fukuda K，Jpn J Appl Phys，1996(35)L126-L129]等领域研究。
本发明采用AAO作为母模板，通过简单工艺复制出具有高分辨率和高复型精度的软模板，为纳米压印模板的制作提供了一条低廉和高效的技术途径，并且具有广阔的应用前景。
发明内容
本发明提出了一种纳米模板的简单制造方法。与现有的模板加工工艺相比，具有制作成本低廉，周期短等优点，为压印模板制作提供了一条简单的方法。
本发明通过以下技术方案实现的，包含以下步骤：
1.电化学腐蚀出AAO，用CVD沉积一层抗粘层：试剂采用1H，1H，2H，2H-perfluorodecyltrichlorosilane (CF3-(CF2)7-(CH2)2-SiCl3 or FDTS)或F13-OTCS(tridecafluoro-1，1，2，2-tetrahydrooctyl trichlorosilane)。也可以采用液相法沉积一层抗粘层。
2.涂布聚合物的制备：将PDMS预聚体与固化剂按10∶1比例混合，后再加一定重量比的甲苯，用玻璃棒搅拌均匀，脱气30分钟。
3.聚合物成膜和固化成型：将配好的聚合物涂布在AAO表面上。除气5min，100℃热固化1小时。
4.脱模：将上述固化后的膜剥离后即可得到软模板，为柱状、分布均匀和高复型精度的纳米结构图形模板。
本发明也可以通过制作h-PDMS或PMMA来实现高复型精度的软模板。
本发明制作纳米模板非常简单，利用AAO具有分布均匀和纳米结构的多孔结构，复制出高精度和大面积模板，操作方便。没有利用到电子束等高成本的方法来制作压印模板，降低了纳米压印制作纳米结构的成本。同时，可以大面积复制出大面积软模板。此外，软模板可以重复使用，可以用来制作高分辨率的光子晶体结构等纳米电子器件。
附图说明
图1AAO电镜照片图。
图2AAO复制软模板工艺流程图。
图3复型后的软模板电镜照片图。
图4采用软模板进行紫外纳米压印后的电镜照片图。
图2中符号说明：
1：AAO母模板。
2：有机聚合物PDMS(甲苯稀释)或h-PDMS。
3：有聚合物PDMS。
具体实施方式
实施例1
1.采用多孔阳极氧化铝AAO，孔径为100nm。
2.用气相CVD在AAO上沉积一层CF3-(CF2)7-(CH2)2-SiCl3抗粘剂。
3.将PDMS预聚体与固化剂按10∶1比例混合，后再加占60％重量的甲苯，用玻璃棒搅拌均匀，真空下脱气30分钟，得到聚合物。
4.将混合好的聚合物以1000rmp/30min涂布在AAO比表面上，除气5min。
5.再将除气后的PDMS浇注在上述的聚合物表面上。
6.真空100℃热固化1小时。
7.将聚合物从AAO上剥落，得到复型后的纳米压印软模板。
实施例2
1.采用多孔阳极氧化铝AAO，孔径为100nm。
2.用气相CVD在AAO上沉积一层CF3-(CF2)7-(CH2)2-SiCl3抗粘剂。
3.将3.4g的VDT-731，50μg的SIP6381.1，100μg FlUKA87927混合后真空中除气5min，再加1gHMS-301混合均匀。
4.以1000rmp/30min旋涂上述混合物，后60℃固化30min。得到一层h-PDMS聚合物。
5.再将除气后的PDMS浇注在上述的聚合物表面上。
6.真空65℃热固化固化24小时。
7.将聚合物从AAO上剥落，得到复型后的纳米压印软模板。
实施例3
1.将PMMA旋涂在Si片上，180℃下加热20min。
2.将经过抗粘处理的AAO放在PMMA表面。
3.在AAO上施加压力，实验参数为180℃/50Torr/5min。
4.脱模，在PMMA上得到柱状结构。
Claims (6)
1.一种纳米结构的模板制作方法，其特征在于：采用多孔阳极氧化铝(AAO)作为母模板，通过聚合物固化后复制出软模板。
2.按照权利要求1所要求的多孔氧化铝，其特征要求：
1)孔径介于10～500nm，分布均匀，陡直。
2)多孔氧化铝为通孔或为不通孔。
3)孔深度为50nm～200μm。
3.按照权利要求1所要求的制作工艺，其特征在于：
1)多孔氧化铝母模板是通过气相CVD沉积一层纳米厚度的抗粘层，来减小固化后的聚合物与AAO脱模阻力。
2)将184-PDMS预聚体与固化剂按10∶1比例混合后，再加入一定比例的甲苯溶液，除气30min后涂布在AAO上，再除气5min；也可将h-PDMS液体涂布在AAO上，60℃固化30min。
3)在上述基础上再涂布上一层除过气的PDMS，100℃固化1h。
4)脱模，得到具有高复型度精度的软模板。
4.按照权利要求3项2)所要求的涂布聚合物，其特征在于：
1)PDMS预聚体与固化剂按10∶1(V/V)比例混合，再加甲苯，甲苯占总重量的10～70％，三者充分混合。
2)或采用h-PDMS，其成分为VDT-731∶SIP6381.1∶F1UKA87927＝3.4g∶50μg∶100μg混合后真空中除气5min，再加1g HMS-301混合均匀，涂布后60℃热固化30min。
5.按照权利要求3所要求的多孔阳极氧化铝母模板抗粘处理，其特征在于：
1)采用气相CVD沉积或为液相沉积。
2)抗粘剂为perfluorodecyltrichlorosilane(CF3-(CF2)7-(CH2)2-SiCl3 or FDTS)或F13-OTCS(tridecafluoro-1，1，2，2-tetrahydrooctyl trichlorosilane)，或其它，目的是为了脱模容易。
6.按照权利要求1所要求的模板制作技术，其特征要求：也可以采用PMMA来复制出模板。
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