CN102707567A

CN102707567A - 一种基于柔性基底复制纳米压印模板的方法

Info

Publication number: CN102707567A
Application number: CN2012101778514A
Authority: CN
Inventors: 褚金奎; 王海祥; 张然; 陈兆鹏
Original assignee: Dalian University of Technology
Current assignee: Dalian University of Technology
Priority date: 2012-05-31
Filing date: 2012-05-31
Publication date: 2012-10-03

Abstract

本发明一种基于柔性基底复制纳米压印模板的方法，属于纳米压印技术领域中的纳米压印模板。该方法包括以下步骤：利用原始模板对柔性基底IPS进行压印，复制纳米图形；在柔性基底IPS上有纳米图形的一面溅射一层金属层；将溅射有金属层的IPS放入电铸槽进行微电铸，微电铸沉积电铸结束揭掉IPS，完成纳米压印模板的复制。该方法避免了直接利用微电铸不能沉积纳米结构的缺陷，采用该方法可以完成多种材料和尺寸的原始模板的复制，复制得到的模板图形分辨率高，工艺步骤简单，容易操作，成本低，制作周期短，可以完成大面积纳米压印模板的复制，适合批量生产。

Description

一种基于柔性基底复制纳米压印模板的方法

技术领域

本发明属于纳米压印技术领域，特别涉及一种基于柔性基底复制纳米压印模板的方法。

背景技术

纳米压印光刻技术（Nano Imprint Lithography，NIL）是二十世纪九十年代美国普林斯顿大学的S.Chou博士首先提出的一种全新的纳米图形复制方法，它采用传统的机械模具微复型原理来代替包含光学、化学及光化学反应机理的传统复杂光学光刻，避免了对特殊曝光束源、高精度聚集系统、极短波长透镜系统以及抗蚀剂分辨率受光半波长效应的限制和要求，其特点是具有超高分辨率、高产量和低成本。纳米压印光刻技术与传统的光刻技术最大的区别就在于纳米压印模板。压印模板是纳米压印最关键的技术特征，压印模板直接决定压印图形的质量，要实现高质量的图形复制，必须要有高质量的纳米压印模板。随着纳米压印光刻研究的日益深入以及应用领域的不断扩大，纳米压印模板的制造将变的越来越重要并面临着更加严峻的挑战。

目前，压印模板的制作一般利用电子束光刻加反应离子刻蚀，这种工艺的制造成本很高，且加工效率低，不适合大批量生产，另外用这种工艺制作的模板使用寿命低。如何大批量复制纳米压印模板是一个急需解决的问题。日本大阪府立大学的Yoshihiko HIRAI等人利用电铸技术对硅或二氧化硅的模板进行了复制（Yoshihiko HIRAI, Satoshi HARADA, Satoshi ISAKA, Michio KOBAYASHIand YoshioTANAKA. Nano-Imprint Lithography UsingReplicated Mold by Ni Electroforming. Appl. Phys. 2002: 4186–4189），这种工艺对电铸技术的要求高，且以牺牲原始压印模板为代价，制作的成本高，效率低，不适合批量生产。

发明内容

本发明要解决的技术难题是发明一种基于柔性基底复制纳米压印模板的方法，该方法工艺步骤简单，容易操作，成本低，制作周期短，可以完成大面积纳米压印模板的复制，适合批量生产。

本发明采用的技术方案是基于柔性基底复制纳米压印模板的方法，该方法包括以下步骤：

（1）利用原始模板2对柔性基底IPS1进行压印，复制纳米图形；

（2）在柔性基底IPS1上有纳米图形的一面溅射一层金属层；溅射的金属层3覆盖了IPS1上的整个纳米图形区域，并且填充满了纳米图形的所有凹型结构；溅射的金属是镍、铜或金；

（3）将溅射有金属层的IPS1放入电铸槽进行微电铸；微电铸沉积金属层4中的金属是镍、铜或金；

（4）电铸沉积结束后揭掉IPS1，完成纳米压印模板的复制。

一种基于柔性基底复制纳米压印模板的方法，其特征在于，原始模板2的材料是硅、二氧化硅、石英、金刚石或金属；柔性基底的材料是IPS、PC或PDMS。

本发明的效果和益处是本发明选择利用溅射金属的方式填充满纳米图形结构，然后再利用微电铸工艺生长纳米结构的背板，避免了直接利用微电铸不能沉积纳米结构的缺陷，采用该方法可以完成多种材料和尺寸的原始模板的复制，复制得到的模板图形分辨率高，工艺步骤简单，容易操作，成本低，制作周期短，可以完成大面积纳米压印模板的复制，适合批量生产。

附图说明

图1-压印；图2-脱模；图3-溅射金属层；图4-微电铸；图5-纳米压印模板。图中：1- IPS；2-原始压印模板；3-溅射的金属层；4-微电铸沉积金属层。图6是光栅结构图，其中：1-光栅凸起，2-光栅凹槽。

具体实施方式

下面结合技术方案和附图详细说明本发明的具体实施方式。图1至图5是本发明基于柔性基底复制纳米压印模板的工艺流程图。

1）选取柔性压印材料Intermediate Polymer Sheet简称IPS作为基底，本实施例采用的柔性基底IPS由Obducat AB公司提供。柔性基底IPS上有一层保护膜，在压印之前要撕掉；然后利用原始压印模板对柔性基底IPS进行压印，转移纳米图形，如图1所示。本实施例采用的是热压印，原始压印模板是光栅结构。

2）分离原始压印模板和柔性基底IPS，柔性基底IPS上就有了与原始压印模板结构互补的纳米图形，如图2所示。

3）在柔性基底IPS上有纳米图形的一面溅射一层镍金属层，溅射的镍金属层的厚度要能够填充满纳米图形的所有凹型结构，如图3所示。

4）对溅射有镍金属层的柔性基底IPS进行微电铸沉积镍，微电铸沉积镍金属层100-300um，如图4所示。

5）微电铸沉积结束后，用去离子水冲洗干净基底，并用氮气吹干，然后顺着光栅的方向揭掉柔性基底IPS，剩下的金属就是复制得到的纳米压印模板，如图5所示。

图6是采用扫描电镜（SEM）观测到的光栅结构图，它是利用本发明复制得到的金属镍的纳米压印模板图。光栅线宽60nm, 每两个光栅凸起的距离为200nm，每个光栅凹槽深130nm。

本发明能完成多种材料和尺寸的原始压印模板的复制，复制得到的模板图形无失真，分辨率高，工艺步骤简单，容易操作，成本低，制作周期短，可以完成大面积纳米压印模板的复制，适合批量生产。

Claims

1.一种基于柔性基底复制纳米压印模板的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1）利用原始模板（2）对柔性基底IPS（1）进行压印，复制纳米图形；

2）在柔性基底IPS（1）上有纳米图形的一面溅射一层金属层；溅射的金属层（3）覆盖了IPS（1）上的整个纳米图形区域，并且填充满了纳米图形的所有凹型结构；溅射的金属是镍、铜或金；

3）将溅射有金属层的IPS（1）放入电铸槽进行微电铸；微电铸沉积金属层（4）中的金属是镍、铜或金；

4）电铸沉积结束后揭掉IPS（1），完成纳米压印模板的复制。

2.根据权利要求1所述的一种基于柔性基底复制纳米压印模板的方法，其特征在于，原始模板（2）的材料是硅、二氧化硅、石英、金刚石或金属；柔性基底的材料是IPS、PC或PDMS。