CN113126428A - 一种纳米压印方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种纳米压印方法，包括以下步骤：S1，衬底准备；S2，在所述衬底的表面整面旋涂光刻胶；S3，使用掩膜版，对所述光刻胶进行曝光处理，所述掩膜版上设有透光区，所述衬底上正对所述透光区的区域为需要压印图案区域；S4，使用显影液将曝光后的光刻胶清除，以使正对所述透光区的光刻胶在显影后露出衬底表面；S5，在除胶后的区域进行UV胶填充；S6，使用模具对UV胶的表面进行紫外压印，所述模具朝向UV胶的一面、对应UV胶的位置设有微结构；S7，待步骤S6压印成型后，进行脱模；S8，使用显影液将UV胶外围的光刻胶清除。本发明能够解决现有技术在局部区域进行压印时容易出现溢胶现象的问题。
Description
技术领域
本发明涉及新材料加工技术领域，特别是涉及一种纳米压印方法。
背景技术
纳米压印技术因其工艺简单而得到广泛应用，通过纳米压印技术，使用模具便可以在衬底上进行大批量的复杂图形复制，实现非光刻图形转移。
随着纳米压印分辨率的逐渐提高，光学元器件加工也日益成熟。其中，在微米级别的图形复制中，经常需要进行局部微结构的纳米压印。
由于基材衬底表面旋涂或者喷涂的聚合物（通常为光刻胶、UV胶等聚合物）在压印过程容易产生流动的位移，在特定的局部区域进行压印时容易造成溢胶现象，加大了后续精准除胶工艺难度，尤其是当微结构要求有较高深宽比，这直接增加了局部微结构纳米压印的难度。
发明内容
鉴于上述状况，本发明提供一种纳米压印方法，以解决现有技术在局部区域进行压印时容易出现溢胶现象的问题。
本发明的技术方案为：
一种纳米压印方法，包括以下步骤：
S1，衬底准备；
S2，在所述衬底的表面整面旋涂光刻胶；
S3，使用掩膜版，对所述光刻胶进行曝光处理，所述掩膜版上设有透光区，所述衬底上正对所述透光区的区域为需要压印图案区域；
S4，使用显影液将曝光后的光刻胶清除，以使正对所述透光区的光刻胶在显影后露出衬底表面；
S5，在除胶后的区域进行UV胶填充；
S6，使用模具对UV胶的表面进行紫外压印，所述模具朝向UV胶的一面、对应UV胶的位置设有微结构；
S7，待步骤S6压印成型后，进行脱模；
S8，使用显影液将UV胶外围的光刻胶清除。
根据本发明提供的纳米压印方法，通过采用光刻胶建立“围墙”，在衬底基材表面，实现局部微结构的纳米压印，首先在衬底表面涂布一定厚度的光刻胶，使用掩膜版进行特定位置的紫外曝光；之后显影液清除特定区域的光刻胶，在除胶后的位置使用填充UV胶；然后通过模具压印紫外固化形成微结构图案；脱模后，显影洗去非微结构区域的光刻胶，至此，实现了局部区域的微结构纳米压印制备，能够很好的解决局部纳米压印微结构中出现溢胶的问题，而且能够避免紫外固化中因胶水自流动性造成的顶层曝光过量底层曝光不足的问题。
此外，本发明提供的纳米压印方法，还具有以下技术特征：
进一步的，所述衬底采用玻璃或半导体材料。
进一步的，所述半导体材料为硅片、砷化镓、磷化铟中的任一种。
进一步的，在步骤S2之前，所述方法还包括：在所述衬底的表面预旋涂增粘剂或进行等离子体表面活化或进行预烘处理。
进一步的，步骤S2中，旋涂后所述光刻胶的厚度大于或等于10um。
进一步的，步骤S5中，使用点胶机在除胶后的区域进行UV胶填充，所述点胶机的点胶单位为nL或pL。
进一步的，步骤S5中，使用滴管在除胶后的区域进行手工UV胶填充。
进一步的，步骤S3中，使用的掩膜版为铬板。
进一步的，所述模具上的微结构通过纳米球光刻、纳米压印、灰度光刻、激光直写、电子束直写、聚焦离子束刻蚀、热压法、旋涂法中任一种方式得到。
附图说明
图1为本发明实施例提供的纳米压印方法中步骤S1的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的纳米压印方法中步骤S2的流程示意图；
图3为本发明实施例提供的纳米压印方法中步骤S3的流程示意图；
图4为本发明实施例提供的纳米压印方法中步骤S4的流程示意图；
图5为本发明实施例提供的纳米压印方法中步骤S5的流程示意图；
图6为本发明实施例提供的纳米压印方法中步骤S6的流程示意图；
图7为本发明实施例提供的纳米压印方法中步骤S7的流程示意图；
图8为本发明实施例提供的纳米压印方法中步骤S8的流程示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
本发明提出一种纳米压印方法，包括以下步骤：
S1，衬底准备；
其中，请参阅图1，需要先准备好衬底10，衬底10采用半导体材料，例如可以采用硅片或玻璃或砷化镓或磷化铟，然后进行清洗，衬底10上的局部区域101为需要压印图案的区域。
具体实施时，衬底10还可以是基底或晶圆。
S2，在所述衬底的表面整面旋涂光刻胶；
其中，请参阅图2，在衬底10的表面整面旋涂光刻胶20，采用旋涂方式是为了获得较高平整度的胶面。优选的，旋涂后光刻胶20的厚度大于或等于10um。
此外，具体实施时，在步骤S2之前，所述方法还包括：在所述衬底的表面预旋涂增粘剂或进行等离子体表面活化或进行预烘处理，以增加光刻胶与衬底之间的粘附性。
S3，使用掩膜版，对所述光刻胶进行曝光处理，所述掩膜版上设有透光区，所述衬底上正对所述透光区的区域为需要压印图案区域；
其中，请参阅图3，掩膜版30上设有透光区31，透光区31的位置与衬底10上的局部区域101对应，即衬底10上正对所述透光区31的区域为需要压印图案局部区域101。具体实施时，掩膜版30可以是镀有金属的玻璃板，例如铬板（即镀铬的玻璃板），其上有透光区31与挡光区（即透光区31以外的区域），在曝光处理时，衬底10上，局部区域101以外的区域由于被掩膜版30的挡光区遮挡了，所以无法受到曝光。
S4，使用显影液将曝光后的光刻胶清除，以使正对所述透光区的光刻胶在显影后露出衬底表面；
其中，请参阅图4，使用显影液将曝光后的光刻胶20清除，由于只有正对透光区31的光刻胶受到曝光，因此，该区域（即图4中除胶后区域21）的光刻胶在显影后会露出衬底10表面。
其中，步骤S4中，使用的显影液包括az400k和水。
优选的，显影液中az400k和水的体积比为：az400k：水=1：4。
S5，在除胶后的区域进行UV胶填充；
其中，请参阅图5，在除胶后的区域进行UV胶填充，形成局部的UV胶40。具体实施时，采用点胶机在除胶后的区域进行UV胶填充。点胶机的点胶单位为nL（纳升）或pL（皮升），使用点胶单位为nL或pL的点胶机能够实现精准胶量控制。此外，还可以使用滴管在除胶后的区域进行手工UV胶填充。
S6，使用模具对UV胶的表面进行紫外压印，所述模具朝向UV胶的一面、对应UV胶的位置设有微结构；
其中，请参阅图6，使用模具50对UV胶40的表面进行紫外压印，所述模具50朝向UV胶40的一面、对应UV胶40的位置设有微结构（例如为微透镜结构），也即只对UV胶40的表面进行压印。模具50上的微结构可以通过纳米球光刻、纳米压印、灰度光刻、激光直写、电子束直写、聚焦离子束刻蚀、热压法、旋涂法中任一种方式得到。
S7，待步骤S6压印成型后，进行脱模；
其中，请参阅图7，待步骤S6压印成型后，脱去模具50。
S8，使用显影液将UV胶外围的光刻胶清除。
具体的，步骤S8中，使用的显影液为丙酮。
其中，请参阅图8，使用显影液将UV胶外围的光刻胶20清除，至此，实现局部区域微结构的压印，具体可以实现微透镜的压印或者其它结构的压印。
下面以一具体示例对本发明提供的纳米压印方法进行说明：
1、首先用AZ4562光刻胶在3mm厚2寸玻璃晶圆上以主转速440rmp旋涂匀胶（实验测试该方法匀胶，胶膜厚度偏差在1%左右，具体参见表1），匀好后以阶梯温度进行烘烤25min，烘烤冷却后再重复以上步骤两次，得到80um胶板。
表1
2、将掩模版铬板置于胶板上，设置365nm紫外箱光强为10%，曝光38s。
3、将光刻板放在显影液中进行显影，每隔10min更换显影液。显影30min后用清水冲洗光刻板，然后用气枪轻轻吹干，获得80um~90um深的孔洞。
4、用滴管吸取少量microresist 胶滴在光刻胶板凹陷的结构中，将涂抹后的光刻板进行抽真空（30min）除泡。
5、用pdms模板轻轻覆盖在光刻板上，待胶层不再溢散使用UV灯进行固化30min。
6、固化完成后进行脱模，然后使用丙酮清洗5min去除残留光刻胶。
由此，可以在实现在衬底表面非结构区域无UV胶残留，结构区域获得不同高度、不同表面形貌的微结构图案。
综上，根据本发明提供的纳米压印方法，通过采用光刻胶建立“围墙”，在衬底基材表面，实现局部微结构的纳米压印，首先在衬底表面涂布一定厚度的光刻胶，使用掩膜版进行特定位置的紫外曝光；之后显影液清除特定区域的光刻胶，在除胶后的位置使用填充UV胶；然后通过模具压印紫外固化形成微结构图案；脱模后，显影洗去非微结构区域的光刻胶，至此，实现了局部区域的微结构纳米压印制备，能够很好的解决局部纳米压印微结构中出现溢胶的问题，而且能够避免紫外固化中因胶水自流动性造成的顶层曝光过量底层曝光不足的问题。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种纳米压印方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，衬底准备；
S2，在所述衬底的表面整面旋涂光刻胶；
S3，使用掩膜版，对所述光刻胶进行曝光处理，所述掩膜版上设有透光区，所述衬底上正对所述透光区的区域为需要压印图案区域；
S4，使用显影液将曝光后的光刻胶清除，以使正对所述透光区的光刻胶在显影后露出衬底表面；
S5，在除胶后的区域进行UV胶填充；
S6，使用模具对UV胶的表面进行紫外压印，所述模具朝向UV胶的一面、对应UV胶的位置设有微结构；
S7，待步骤S6压印成型后，进行脱模；
S8，使用显影液将UV胶外围的光刻胶清除。
2.根据权利要求1所述的纳米压印方法，其特征在于，所述衬底采用玻璃或半导体材料。
3.根据权利要求2所述的纳米压印方法，其特征在于，所述半导体材料为硅片、砷化镓、磷化铟中的任一种。
4.根据权利要求1所述的纳米压印方法，其特征在于，在步骤S2之前，所述方法还包括：在所述衬底的表面预旋涂增粘剂或进行等离子体表面活化或进行预烘处理。
5.根据权利要求1所述的纳米压印方法，其特征在于，步骤S2中，旋涂后所述光刻胶的厚度大于或等于10um。
6.根据权利要求1所述的纳米压印方法，其特征在于，步骤S5中，使用点胶机在除胶后的区域进行UV胶填充，所述点胶机的点胶单位为nL或pL。
7.根据权利要求1所述的纳米压印方法，其特征在于，步骤S5中，使用滴管在除胶后的区域进行手工UV胶填充。
8.根据权利要求1所述的纳米压印方法，其特征在于，步骤S3中，使用的掩膜版为铬板。
9.根据权利要求1所述的纳米压印方法，其特征在于，所述模具上的微结构通过纳米球光刻、纳米压印、灰度光刻、激光直写、电子束直写、聚焦离子束刻蚀、热压法、旋涂法中任一种方式得到。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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