CN109656098A - 纳米压印弹性模板的制作方法、纳米压印弹性模板及组件 - Google Patents

Abstract

一种纳米压印弹性模板的制作方法、纳米压印弹性模板及组件，该方法包括如下步骤：提供基片，在基片的一侧上依次设置弹性支撑层、增粘层及纳米压印胶层，形成基板；提供母板，在母板上形成有纳米压印结构；将基板中纳米压印胶所在的一侧与母板中纳米压印结构所在的一侧接触；将纳米压印结构印制于纳米压印胶层上；将基板与母板分离；将基片与弹性支撑层分离。该制作方法能够避免母板上纳米压印胶的残存，提高母板的使用次数，降低成本。

Description

纳米压印弹性模板的制作方法、纳米压印弹性模板及组件

技术领域

本发明涉及机械领域，尤其是一种纳米压印弹性模板的制作方法、纳米压印弹性模板及纳米压印组件。

背景技术

纳米压印是一种不同于传统光刻技术的全新图形转移技术，其能够把纳米图形从模板“复制”到基片上，具有产量高、成本低和工艺简单的优点。

为实现一些特殊形状的压印，需要提供一种具有纳米结构的弹性模板。在现有技术中，为了制作纳米压印弹性模板，一般是提供一具有纳米压印结构的母板，继而将纳米压印胶均匀地涂覆到沉积了抗粘层的母板上，然后再在纳米压印胶层远离母板的一侧涂覆形成有一弹性支撑层，在弹性支撑层固化后，将弹性支撑层与母板分开。由于纳米压印胶与弹性支撑层之间的粘合力与纳米压印胶与母板之间的粘合力不同，因此，即可将纳米压印胶与弹性支撑层一同与母板脱离，从而使母板上的纳米压印结构反向复制到纳米压印胶层中。

然而，由于母板上存在有纳米压印结构，这使得母板的表面积大大增加，并且纳米压印胶与母板之间的接触面积也会远大于纳米压印胶与弹性支撑层之间的接触面积，在将弹性支撑层与母板分离后，母板上会残留纳米压印胶，这破坏了母板上纳米压印结构的完整性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米压印弹性模板的制作方法、纳米压印弹性模板及纳米压印组件，该制作方法能够避免母板上纳米压印胶的残存，提高母板的使用次数，降低成本。

本发明提供一种纳米压印弹性模板的制作方法，包括如下步骤：

提供基片，在基片的一侧上依次设置弹性支撑层、增粘层及纳米压印胶层，形成基板；

提供母板，在母板上形成有纳米压印结构；

将基板中纳米压印胶所在的一侧与母板中纳米压印结构所在的一侧接触；

将纳米压印结构印制于纳米压印胶层上；

将基板与母板分离；

将基片与弹性支撑层分离。

进一步地，在基片与弹性支撑层之间还形成有抗黏剂层。

进一步地，所述抗黏剂层由全氟辛基三氯硅烷和/或全氟癸基三氯硅烷形成。

进一步地，所述基片由硅片、玻璃、石英片或聚四氟乙烯形成。

进一步地，在将所述基板中纳米压印胶层所在的一侧与所述母板中纳米压印结构所在的一侧接触，并将所述纳米压印结构印制于所述纳米压印胶层上的步骤中，其还包括如下步骤：

将所述基板中纳米压印胶层所在的一侧与所述母板中第一纳米压印结构所在的一侧接触，以形成纳米压印组件；

将所述纳米压印组件放置于密封工作室内；

提供柔性覆盖膜，将所述柔性覆盖膜盖设于所述纳米压印组件上，并跨过所述纳米压印组件的边缘后与所述密封工作室的底板接触，使所述柔性覆盖膜与所述密封工作室的底板之间形成一容置纳米压印组件的容置腔；

降低所述密封工作室内的气压，使所述容置腔内的气压小于初始状态密封工作室内的气压；

增加所述密封工作室内的气压，使所述密封工作室内的气压大于所述容置腔内的气压；

使所述纳米压印胶层固化。

进一步地，通过紫外线照射和/或加热的方法对所述纳米压印组件中的纳米压印胶进行固化。

本发明还提供了一种纳米压印弹性模板，包括弹性支撑层、增粘层及纳米压印胶层，所述增粘层形成于所述弹性支撑层上，所述纳米压印胶层形成于所述增粘层上，在纳米压印胶层上形成有纳米压印结构。

进一步地，所述弹性支撑层为聚二甲基硅氧烷制成的弹性支撑层。

进一步地，所述弹性支撑层的弹性模量为1-20MPa。

进一步地，所述纳米压印胶层固化后的弹性模量为20-500MPa。

进一步地，所述增粘层由3-丙烯酰氧基丙基甲基二氯硅烷材料制成的增粘层。

本发明还提供了一种纳米压印组件，包括：

基板，包括基片、在基片一侧上依次设置的弹性支撑层、增粘层及纳米压印胶层；

母板，在母板上形成有纳米压印结构；

通过将基板中纳米压印胶层所在的一侧与母板中纳米压印结构所在的一侧接触，纳米压印结构印制于纳米压印胶层上。

综上所述，本发明通过基片的设置，能够使得弹性支撑层及纳米压印胶层直接设置于基片上，而不再按照现有的工艺，使纳米压印胶层形成于母板上，这能够使得纳米压印胶层在形成时更加的平整，且能够使纳米压印胶层在压印成型阶段与母板的结合更加的均匀；进一步地，通过在弹性支撑层与纳米压印胶层之间设置增加结合强度的增粘层，使得弹性支撑层与纳米压印胶层之间有共价键连接，由于共价键的作用远远大于纳米压印胶与纳米压印结构之间的非共价键(如氢键或范德华力)的作用力，这能够使得弹性支撑层和纳米压印胶层的结合更加紧密，有利于后续基板与母板之间的分离，防止纳米压印胶层在母板上出现残余，也即，该制作方法能够避免母板上纳米压印胶的残存，提高母板的使用次数，降低成本。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1a-图1e为本发明第一实施例提供的纳米压印弹性模板制作方法中各步骤的结构示意图。

图2为本发明第二实施例提供的将母板上的纳米压印结构复制到基板上时的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明进行详细说明如下。

本发明的目的在于提供一种纳米压印弹性模板的制作方法及纳米压印弹性模板及纳米压印组件，该制作方法能够避免母板上纳米压印胶的残存，提高母板的使用次数，降低成本。

图1a-图1e为本发明第一实施例提供的纳米压印弹性模板制作方法中各步骤的结构示意图。

本发明实施例提供的纳米压印弹性模板的制作方法包括如下步骤：

提供一基片111，在基片111的一侧上依次设置弹性支撑层113、增粘层114及纳米压印胶层115，形成基板11；

提供一具有纳米压印结构121的母板12；

将基板11中纳米压印胶层115所在的一侧与母板12中纳米压印结构121所在的一侧接触；

将纳米压印结构121印制于纳米压印胶层115上；

将基板11与母板12分离；

将基片111与弹性支撑层113分离，以形成纳米压印弹性模板，此时，纳米压印弹性模板上形成有从母板12上复制过来的纳米压印结构121。

在本发明中，通过基片111和弹性支撑层113的设置，能够使得纳米压印胶层115直接设置于弹性支撑层113上，而不再按照现有的工艺，使纳米压印胶层115形成于母板12上，这能够使得纳米压印胶层115在形成时更加的平整，且能够使纳米压印胶层115在压印成型阶段与母板12的结合更加的均匀；进一步地，通过在弹性支撑层113与纳米压印胶层115之间设置增加结合强度的增粘层114，使得弹性支撑层113与纳米压印胶层115之间有共价键连接，由于共价键的作用远远大于纳米压印胶层115与纳米压印结构121之间的非化学键(如氢键或范德华力)的作用力，这能够使得弹性支撑层113与纳米压印胶层115的结合更加紧密，有利于后续基板11与母板12之间的分离，防止纳米压印胶层115在母板12上出现残余，也即，该制作方法能够避免母板12上纳米压印胶的残存，提高母板12的使用次数，降低成本。

进一步地，在本实施例中，基片111可以但不限于为硅片、玻璃或石英片，为了在基片111与弹性支撑层113在分离时，防止对弹性支撑层113远离纳米压印胶层115的一侧造成损害，以及防止因为弹性支撑层113的内应力而发生卷曲的现象。在本实施例中，在基片111与弹性支撑层113之间还可以形成有一层抗黏剂层112，也即，如图1a所示，在基片111上依次设置有抗黏剂层112、弹性支撑层113、增粘层114及纳米压印胶层115。在将基板11与母板12分离后，将基片111与弹性支撑层113分离。

在其它实施例中，基片111也可以但不限于为聚四氟乙烯，由于聚四氟乙烯具有较低的表面能，因此，在该方法中可以较为容易地实现基片111与弹性支撑层113的分离，不再需要额外的增加抗黏剂层112，即可达到同样的效果。在基片111与弹性支撑层113分离的步骤中，能够有效地防止因弹性支撑层113的内应力，而使最终的纳米压印弹性模板发生卷曲的现象。

在本实施例中，弹性支撑层113可以但不限于为聚二甲基硅氧烷，在制作弹性支撑层113时，可以通过旋涂的方法在基片111或抗黏剂层112上形成弹性支撑层113，并通过加热步骤，使弹性支撑层113固化。

进一步地，为了能够提高纳米压印弹性模板的性能，在本实施例中，弹性支撑层113的弹性模量可以为1-20MPa，而纳米压印胶层115固化后的弹性模量可以为20-500MPa。

抗黏剂层112可以但不限于全氟辛基三氯硅烷和/或全氟癸基三氯硅烷等材料组成的抗黏剂层112。

增粘层的材料可以但不限于为3-丙烯酰氧基丙基甲基二氯硅烷。

为了减少纳米压印胶层115与母板12上纳米压印结构121之间的粘结力，在纳米压印结构121上还可以同样涂覆有抗黏剂(图未示)。

图2为本发明第二实施例提供的将母板12上的纳米压印结构121复制到基板11上时的结构示意图。

在将基板11中纳米压印胶层115所在的一侧与母板12中纳米压印结构121所在的一侧接触，并将纳米压印结构121印制于纳米压印胶层115上的步骤中，其还包括如下步骤：

基板11中纳米压印胶层115所在的一侧与母板12中纳米压印结构121所在的一侧接触，以形成纳米压印组件10；

将纳米压印组件10放置于一密封工作室20内；

提供一柔性覆盖膜30，将柔性覆盖膜30盖设于纳米压印组件10上，并跨过纳米压印组件10的边缘后与密封工作室20的底板接触，使柔性覆盖膜30与密封工作室20的底板之间形成一容置纳米压印组件10的容置腔40；

降低密封工作室20内的气压，使容置腔40内的气压小于初始状态密封工作室20内的气压，即未降低气压前密封工作室20内的气压；

增加密封工作室20内的气压，使密封工作室20内的气压大于容置腔40内的气压；

使纳米压印胶层115固化。

在本实施例中，通过在纳米压印组件10上覆盖一柔性覆盖膜30，并使该覆盖膜跨过纳米压印组件10的边缘后与密封工作室20的底板接触，使柔性覆盖膜30与密封工作室20的底板之间形成一容置纳米压印组件10的容置腔40；先通过真空泵降低密封工作室20内的气压，使容置腔40内的气体溢出，继而使容置腔40内的气压小于初始状态密封工作室20内的气压，若初始状态密封工作室20内的气压为大气压，则此时容置腔40内的气压大于密封工作室20此时的气压，但小于大气压；然后使密封工作室20内的气压升高，使密封工作室20内的气压大于容置腔40内的气压，柔性覆盖膜30能够传导密封工作室20内气体的压力，继而对纳米压印组件10施加作用力，纳米压印结构121即可在纳米压印胶层115上形成纳米压印图案。

在上述过程中，无需再向密封工作室20内施加高压气体，也无需再增加额外的加压装置，即可完成压印的过程，因此，该方法无需使用高压气体和额外的加压装置，结构简单，操作简便，且能够较为均匀地对基板11及母板12施加压力，有利于纳米压印弹性模板的形成，进一步地，该方法还能够缩短压印所用的时间，提高工作效率。

进一步地，在该方法中，密封工作室20的底板也可以为柔性底板，以便更好地与柔性覆盖膜30结合后进行密封。

进一步地，在降低密封工作室20内的气压的步骤中，可以通过真空泵将密封工作室20内的气压抽至5Pa至100Pa。

进一步地，在增加密封工作室20内的气压的步骤中，使密封工作室20的内部与外部连通，也即，此时密封工作室20内的气压与大气压基本相等。

进一步地，在本实施例中，可以通过紫外线对纳米压印组件10进行固化，和/或通过加热对纳米压印组件10中的纳米压印胶进行固化。

综上所述，本发明通过基片111的设置，能够使得弹性支撑层113及纳米压印胶层115直接设置于基片111上，而不再按照现有的工艺，使纳米压印胶层115形成于母板12上，这能够使得纳米压印胶层115在形成时更加的平整，且能够使纳米压印胶层115在压印成型阶段与母板12的结合更加的均匀；进一步地，通过在弹性支撑层113与纳米压印胶层115之间设置增加结合强度的增粘层114，使得弹性支撑层113与纳米压印胶层115之间有共价键连接，由于共价键的作用远远大于纳米压印胶与纳米压印结构121之间的非共价键(如氢键或范德华力)的作用力，这能够使得弹性支撑层113与纳米压印胶层115之间的结合更加紧密，有利于后续基板11与母板12之间的分离，防止纳米压印胶层115在母板12上出现残余，也即，该制作方法能够避免母板12上纳米压印胶的残存，提高母板12的使用次数，降低成本。

本发明还提供了一种纳米压印弹性模板，该弹性压印模板包括弹性支撑层113、增粘层114及纳米压印胶层115，增粘层114形成于弹性支撑层113上，纳米压印胶层115形成于增粘层114上，也即增粘层114形成于弹性支撑层113与纳米压印胶层115之间，在纳米压印胶层115上形成有纳米压印结构121。

在本实施例中，在将印制好纳米压印图案的弹性压印模板从母板12上揭下时，通过设置增粘层114，能够使得弹性支撑层113与纳米压印胶层115之间形成共价键连接，由于共价键的作用远远大于纳米压印胶与纳米压印结构121之间的非化学键(如氢键或范德华力)的作用力，这能够使得弹性支撑层113与纳米压印胶层115的结合更加紧密，有利于弹性压印模板与母板12之间的分离，同时也防止纳米压印胶115在母板12上出现残余，保证弹性压印模板上纳米压印结构121的完整性。

进一步地，弹性支撑层113可以但不限于为聚二甲基硅氧烷。弹性支撑层113的弹性模量可以为1-20MPa，而纳米压印胶层115固化后的弹性模量可以为20-500MPa。

进一步地，增粘层114的材料可以但不限于为3-丙烯酰氧基丙基甲基二氯硅烷，以保证弹性支撑层113、增粘层114及纳米压印胶层115之间连接的紧密性。

本发明还提供了一种纳米压印组件10，该纳米压印组件10包括基板11及母板12。所述基板11包括基片111、在基片111一侧上依次设置的弹性支撑层113、增粘层114及纳米压印胶层115。所述母板12上形成有纳米压印结构121。通过将基板11中纳米压印胶层115所在的一侧与母板中纳米压印结构121所在的一侧接触，可将纳米压印结构121印制于纳米压印胶层115上。此时，纳米压印弹性模板上形成有从母板12上复制过来的纳米压印结构121。

进一步地，在基片111与弹性支撑层113之间还形成有抗黏剂层112。抗黏剂层112的加入可防止在基片111与弹性支撑层113在分离时对弹性支撑层113远离纳米压印胶层115的一侧造成损害，以及防止因为弹性支撑层113的内应力而发生卷曲的现象。

进一步地，所述抗黏剂层112可以但不限于为全氟辛基三氯硅烷和/或全氟癸基三氯硅烷等材料组成的抗黏剂层112。

进一步地，所述基片111可以但不限于为硅片、玻璃、石英片或聚四氟乙烯。

进一步地，在纳米压印结构121上还可以同样涂覆有抗黏剂(图未示)。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (12)

1.一种纳米压印弹性模板的制作方法，其特征在于：包括如下步骤：

提供基片，在基片的一侧上依次设置弹性支撑层、增粘层及纳米压印胶层，形成基板；

提供母板，在母板上形成有纳米压印结构；

将基板中纳米压印胶所在的一侧与母板中纳米压印结构所在的一侧接触；

将纳米压印结构印制于纳米压印胶层上；

将基板与母板分离；

将基片与弹性支撑层分离。

2.根据权利要求1所述的纳米压印弹性模板的制作方法，其特征在于：在基片与弹性支撑层之间还形成有抗黏剂层。

3.根据权利要求2所述的纳米压印弹性模板的制作方法，其特征在于：所述抗黏剂层由全氟辛基三氯硅烷和/或全氟癸基三氯硅烷形成。

4.根据权利要求1所述的纳米压印弹性模板的制作方法，其特征在于：所述基片由硅片、玻璃、石英片或聚四氟乙烯形成。

5.根据权利要求1所述的纳米压印弹性模板的制作方法，其特征在于：在将所述基板中纳米压印胶层所在的一侧与所述母板中纳米压印结构所在的一侧接触，并将所述纳米压印结构印制于所述纳米压印胶层上的步骤中，其还包括如下步骤：

将所述基板中纳米压印胶层所在的一侧与所述母板中第一纳米压印结构所在的一侧接触，以形成纳米压印组件；

将所述纳米压印组件放置于密封工作室内；

提供柔性覆盖膜，将所述柔性覆盖膜盖设于所述纳米压印组件上，并跨过所述纳米压印组件的边缘后与所述密封工作室的底板接触，使所述柔性覆盖膜与所述密封工作室的底板之间形成一容置纳米压印组件的容置腔；

降低所述密封工作室内的气压，使所述容置腔内的气压小于初始状态所述密封工作室内的气压；

增加所述密封工作室内的气压，使所述密封工作室内的气压大于所述容置腔内的气压；

使所述纳米压印胶层固化。

6.根据权利要求5所述的纳米压印弹性模板的制作方法，其特征在于：通过紫外线照射和/或加热的方法对所述纳米压印组件中的纳米压印胶进行固化。

7.一种纳米压印弹性模板，其特征在于：包括弹性支撑层、增粘层及纳米压印胶层，所述增粘层形成于所述弹性支撑层上，所述纳米压印胶层形成于所述增粘层上，在纳米压印胶层上形成有纳米压印结构。

8.根据权利要求7所述的纳米压印弹性模板，其特征在于：所述弹性支撑层为聚二甲基硅氧烷制成的弹性支撑层。

9.根据权利要求7所述的纳米压印弹性模板，其特征在于：所述弹性支撑层的弹性模量为1-20MPa。

10.根据权利要求7所述的纳米压印弹性模板，其特征在于：所述纳米压印胶层固化后的弹性模量为20-500MPa。

11.根据权利要求7所述的纳米压印弹性模板，其特征在于：所述增粘层由3-丙烯酰氧基丙基甲基二氯硅烷材料制成的增粘层。

12.一种纳米压印组件，其特征在于，包括：

基板，包括基片、在基片一侧上依次设置的弹性支撑层、增粘层及纳米压印胶层；

母板，在母板上形成有纳米压印结构；

通过将基板中纳米压印胶层所在的一侧与母板中纳米压印结构所在的一侧接触，纳米压印结构印制于纳米压印胶层上。