專利名稱：一種三維微/納結(jié)構(gòu)的流體介電泳力掃描壓印成形方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微納制造領(lǐng)域，具體涉及一種三維微/納結(jié)構(gòu)的流體介電泳力掃描壓印成形方法。
背景技術(shù)：
納米壓印技術(shù)以其高效率、高精度、低成本的優(yōu)勢被認為具有廣闊應(yīng)用前景的下一代光刻技術(shù)。納米壓印技術(shù)不但在集成電路制造領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用價值，在其它微/ 納制造領(lǐng)域中也具有重要的研究和應(yīng)用價值。傳統(tǒng)的納米壓印技術(shù)利用高精度的模板壓入涂覆在襯底上的阻蝕膠，阻蝕膠固化后進行脫模即可獲得與模板相應(yīng)的阻蝕膠圖案。傳統(tǒng)的納米壓印需要在機械壓力作用下使模具壓入阻蝕膠，較大壓印力可能會使模具發(fā)生變形影響復(fù)形精度，還會增加多層對準的難度，甚至?xí)鼓＞呋蛞r底發(fā)生不可恢復(fù)的形變。并且阻蝕膠的圖案是在一次壓印中完成的，無法獲得具有任意高度的阻蝕膠圖案。流體介電泳力是針對在電場中的介電液體而言的，該力作用在氣液界面，從液相指向氣相，拉動介電流體而運動。流體介電泳力可以有效的控制微/納流體的流動，目前在微流控中已獲得廣泛的應(yīng)用。已有研究表明，利用介電泳力來驅(qū)動預(yù)聚物填充模具腔體，以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機械壓力壓印過程，從而可以克服較大的機械壓力帶來的弊端。利用探針電極產(chǎn)生局部電場可在局部產(chǎn)生流體介電泳力，使該部分模具腔體得到填充，而周圍其他部分腔體不被聚合物填充，并且通過控制探針電極的掃描軌跡及施加電壓的大小，可以實現(xiàn)對模具不同位置的不同深度填充，填充結(jié)束后將模具并轉(zhuǎn)移到襯底上再固化聚合物并脫模，即可獲得具有三維特征的微/納結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種三維微/納結(jié)構(gòu)的流體介電泳力掃描壓印成形方法，使聚合物在模具的不同位置實現(xiàn)不同深度的填充，能夠復(fù)制出三維微/納結(jié)構(gòu)。為了達到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為—種三維微/納結(jié)構(gòu)的流體介電泳力掃描壓印成形方法，包括下列步驟1)加工導(dǎo)電模具，在硅片或石英上刻蝕出具有微米或納米級圖案結(jié)構(gòu)，然后在圖案結(jié)構(gòu)的表面順序制備一透明導(dǎo)電層和介電層，透明導(dǎo)電層的厚度為50nm，介電層的厚度為模具腔體寬度的1/10 1/100，透明導(dǎo)電層為氧化銦錫ΙΤ0，介電層為Si02，當(dāng)導(dǎo)電模具采用硅片時，無需再淀積透明導(dǎo)電層，其介電層通過熱氧工藝獲得，2)在導(dǎo)電模具上勻膠，在導(dǎo)電模具上旋涂紫外光固化膠、熱固化膠或熱熔膠，膠的厚度為模具腔體深度的2倍，3)探針電極掃描填充，將探針電極插入或接觸阻蝕膠薄膜，在導(dǎo)電模具和探針電極間施加直流電壓，電壓大小以介電層不被擊穿為限，然后移動探針電極，則探針電極掃描過的模具腔體會被聚合物填充進去，
4)阻蝕膠轉(zhuǎn)移，將目標基底覆蓋在阻蝕膠膜上，然后將阻蝕膠固化，固化后脫模， 即可得到具有三維結(jié)構(gòu)的微/納米圖案，目標襯底為硅或石英。由于本發(fā)明采用了介電泳力代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機械壓力，該介電泳力作用在氣液界面上可驅(qū)動液體向模具腔體內(nèi)填充；探針電極在液體薄膜中做掃描運動，運動中施加不同的電壓可使掃描路徑下的模具腔體獲得不同填充深度，故而本發(fā)明所制造的結(jié)構(gòu)具有三維的特
點ο


圖1是本發(fā)明的導(dǎo)電模具斷面示意圖。圖2是本發(fā)明在導(dǎo)電模具表面涂膠示意圖。圖3是本發(fā)明的探針電極在導(dǎo)電模具表面掃描示意圖。圖4是本發(fā)明的目標襯底覆蓋在聚合物上的示意圖。圖5是本發(fā)明的聚合物固化示意圖。圖6是本發(fā)明脫模后的三維結(jié)構(gòu)斷面示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明。一種三維微/納結(jié)構(gòu)的流體介電泳力掃描壓印成形方法，包括下列步驟1)加工導(dǎo)電模具，參照圖1，在硅片2上刻蝕出具有微米或納米級圖案結(jié)構(gòu)，然后在其表面經(jīng)熱氧得到介電材料二氧化硅1，或者在石英上刻蝕出微/納圖案結(jié)構(gòu)，然后在圖案結(jié)構(gòu)的表面順序制備一透明導(dǎo)電層和介電層，即可獲得透明的導(dǎo)電模具，明導(dǎo)電層的厚度為50nm，介電層的厚度為模具腔體寬度的1/10 1/100，2)在導(dǎo)電模具上勻膠，參照圖2，在導(dǎo)電模具上旋涂紫外光固化膠、熱固化膠或熱熔膠，形成一層聚合物薄膜3，聚合物薄膜3的厚度為模具腔體深度的2倍，3)探針電極掃描填充，參照圖3，將探針電極4插入或接觸聚合物薄膜3，在導(dǎo)電模具和探針電極4間施加直流電壓V，電壓大小以介電層不被擊穿為限，然后移動探針電極4， 則探針電極4掃描過的模具腔體會被聚合物薄膜3填充進去，施加電壓V越大，填充深度越大，由此可通過控制電壓V的大小獲得不同深度的填充，4)聚合物轉(zhuǎn)移，參照圖4，掃描填充完成后，移去探針電極4，將目標襯底5覆蓋在聚合物薄膜3上，參照圖5，然后將聚合物薄膜3固化，根據(jù)聚合物的固化特性，通過紫外光照射、加熱、降溫等方式6使液態(tài)的聚合物薄膜3固化，固化后脫模，參照圖6，即可在目標襯底5上得到具有三維結(jié)構(gòu)的微/納米圖案，目標基底5為硅或石英。
權(quán)利要求
1. 一種三維微/納結(jié)構(gòu)的流體介電泳力掃描壓印成形方法，其特征在于，包括下列步驟1)加工導(dǎo)電模具，在硅片或石英上刻蝕出具有微米或納米級圖案結(jié)構(gòu)，然后在圖案結(jié)構(gòu)的表面順序制備一透明導(dǎo)電層和介電層，透明導(dǎo)電層的厚度為50nm，介電層的厚度為模具腔體寬度的1/10 1/100，透明導(dǎo)電層為氧化銦錫ΙΤ0，介電層為Si02，當(dāng)導(dǎo)電模具采用硅片時，無需再淀積透明導(dǎo)電層，其介電層通過熱氧工藝獲得，2)在導(dǎo)電模具上勻膠，在導(dǎo)電模具上旋涂紫外光固化膠、熱固化膠或熱熔膠，膠的厚度為模具腔體深度的2倍，3)探針電極掃描填充，將探針電極插入或接觸阻蝕膠薄膜，在導(dǎo)電模具和探針電極間施加直流電壓，電壓大小以介電層不被擊穿為限，然后移動探針電極，則探針電極掃描過的模具腔體會被聚合物填充進去，4)阻蝕膠轉(zhuǎn)移，將目標基底覆蓋在阻蝕膠膜上，然后將阻蝕膠固化，固化后脫模，即可得到具有三維結(jié)構(gòu)的微/納米圖案，目標襯底為硅或石英。
全文摘要
一種三維微/納結(jié)構(gòu)的流體介電泳力掃描壓印成形方法，先加工導(dǎo)電模具，在模具上勻膠，再進行探針電極掃描填充，最后阻蝕膠轉(zhuǎn)移，得到具有三維結(jié)構(gòu)的微/納米圖案，本發(fā)明使聚合物在模具的不同位置實現(xiàn)不同深度的填充，能夠復(fù)制出三維微/納結(jié)構(gòu)。
文檔編號G03F7/00GK102279519SQ20111019299
公開日2011年12月14日 申請日期2011年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月11日
發(fā)明者丁玉成, 劉紅忠, 李祥明, 田洪淼, 邵金友, 黎相孟 申請人:西安交通大學(xué)