專(zhuān)利名稱：基于旋涂的納米復(fù)制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于納米壓印和軟刻蝕技術(shù)領(lǐng)域的圖案復(fù)制工藝，具體是一種基于旋涂的納米復(fù)制方法。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的微電子工藝中，一般采用光學(xué)光刻的方法來(lái)形成圖案。然而光學(xué)曝光工具的成本隨著波長(zhǎng)的減少正以指數(shù)增長(zhǎng)。光學(xué)光刻現(xiàn)在采用深紫外光，然而隨著波長(zhǎng)的減小，出現(xiàn)了許多新的和重要的技術(shù)難題，如分辨率及材料的選擇。在下一代光刻技術(shù)中，電子束光刻已被證明有非常高的分辨率，但其生產(chǎn)效率太低；X線光刻雖然可具備高產(chǎn)率，但X線光刻的工具相當(dāng)昂貴。高分辨率的印刷技術(shù)是納米加工中的重要工藝，可實(shí)現(xiàn)降低納米加工的成本，增加圖案應(yīng)用領(lǐng)域。軟刻蝕是形成納米圖案的廉價(jià)印刷方法。軟刻蝕是微接觸印刷、微轉(zhuǎn)移模塑、復(fù)制模塑、毛細(xì)輔助模塑和溶劑輔助模塑等技術(shù)的合稱。
經(jīng)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，Amit Kumar等人在《Appl.Phys.Lett》，vol633，No.14(1993)pp2002-2004頁(yè)上撰文“Features of gold having micrometer tocentimeter dimension can be formed through a combination of stamping withan elastomeric stamp and an alkanethiol“ink”followed by chemicaletching”(“結(jié)合彈性印章和烷基硫醇“墨”及隨后的化學(xué)刻蝕可在金上形成從微米至厘米尺度的特征圖形”，《應(yīng)用物理快報(bào)》)。其原理是通過(guò)彈性印章將其上的納米圖案精確復(fù)制到基片上。其中可重復(fù)利用的彈性印章的制作是關(guān)鍵，因?yàn)橛≌律系膱D形質(zhì)量直接決定了基片上的圖形質(zhì)量。彈性印章由聚二甲基硅氧烷(PDMS)制成。制作PDMS印章的技術(shù)是在母板的表面澆鑄PDMS預(yù)聚體，并經(jīng)固化成型。但缺點(diǎn)是需要較長(zhǎng)時(shí)間才能形成均勻性良好的表面。這是因?yàn)镻DMS預(yù)聚體的粘度較大，流動(dòng)性差，因此有必要通過(guò)外界的作用使它加快流動(dòng)，為此提出了通過(guò)旋涂的方法來(lái)加速流動(dòng)，并使均勻性得到增強(qiáng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足和缺陷，提供一種基于旋涂的納米復(fù)制方法，使其通過(guò)旋涂工藝得到均勻性比澆鑄方法進(jìn)一步加強(qiáng)的模板，從而實(shí)現(xiàn)廉價(jià)而又大規(guī)模地復(fù)制納米圖案的目的。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明方法的核心是通過(guò)旋涂復(fù)制出納米圖案，首先加工母板及對(duì)母板表面進(jìn)行處理，然后在母板表面旋涂聚合物預(yù)聚體并固化成型，最后進(jìn)行脫模，得到復(fù)制出的母板上的圖案。
以下對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，具體如下(1)加工母板及對(duì)母板表面進(jìn)行處理采用光學(xué)光刻、微機(jī)械加工、電子束光刻、干法或濕法刻蝕和聚焦離子束刻蝕加工母板。對(duì)母板表面進(jìn)行處理除了常規(guī)的清洗步驟外，還有一個(gè)重要的工藝，即硅烷化工藝，這樣做的目的是使隨后的脫模方便。可采用烷基硅烷進(jìn)行處理，如(1，1，2，2H過(guò)氟辛基)-三氯硅烷，(1，1，2，2H過(guò)氟癸基)-三氯硅烷等。這樣可在表面形成自組裝分子層SAM。這種方法的原理是在母板表面形成一層表面自由能較低的分子層，從而使脫模容易。
(2)在母板表面旋涂聚合物預(yù)聚體并固化成型對(duì)母板表面進(jìn)行處理后，在表面上旋涂聚合物的預(yù)聚體。旋涂在甩膠臺(tái)上進(jìn)行。采用的旋涂工藝和甩膠臺(tái)是微電子工藝中常用的工藝和設(shè)備，因此具有與微電子工藝相兼容的優(yōu)點(diǎn)。常用的聚合物是聚二甲基硅氧烷(PDMS)，它具有表面能小、平整性好的優(yōu)點(diǎn)。其他可用的聚合物有聚乙烯醇、聚氨酯、聚酰亞胺等。固化的方法有紫外光照和熱處理，另外如果對(duì)加工周期沒(méi)有嚴(yán)格要求時(shí)，可在室溫下自然固化。
(3)脫模最后，將聚合物從母板上揭開(kāi)，得到聚合物模板，如PDMS模板。得到的模板可以有多種用途，如可用于軟刻蝕、紫外壓印和步進(jìn)閃光壓印等。
通過(guò)本發(fā)明中的旋涂工藝，在離心力的作用下，可得到均勻性較高的納米圖案，相對(duì)于傳統(tǒng)的得到納米結(jié)構(gòu)的方法具有均勻性好、廉價(jià)、方便的優(yōu)點(diǎn)，且與微電子工藝兼容，可以進(jìn)行大規(guī)模地復(fù)制納米圖案。
具體實(shí)施例方式
以下通過(guò)制作PDMS印章的具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。
1、加工母板及對(duì)母板表面進(jìn)行處理用電子束得到較為精細(xì)的納米結(jié)構(gòu)母板，對(duì)母板表面進(jìn)行常規(guī)的清洗(將母板放入丙酮，在兆聲池中振動(dòng)5分鐘；接著將母板放入乙醇，在兆聲池中再振動(dòng)5分鐘；最后放入去離子水，在兆聲池中振動(dòng)2分鐘)，接著用(1，1，2，2H過(guò)氟辛基)-三氯硅烷進(jìn)行硅烷化處理。
2、在母板表面旋涂PDMS預(yù)聚體并固化成型將PDMS預(yù)聚體(羅地亞公司產(chǎn)，V-3040A)與固化劑(V-3040B)按10∶1比例混合，用玻璃棒攪拌均勻，真空脫氣30分鐘后，澆到母板上，用針尖去除氣泡，放在甩膠臺(tái)的底盤(pán)上用真空吸住母板，接著在300rpm的轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)。從而在母板表面形成均勻覆蓋的PDMS預(yù)聚體。采用熱處理的方法固化在65℃度下固化3小時(shí)。
3、脫模最后，將固化后的PDMS片從母板表面上揭開(kāi)，得到PDMS模板(印章)。PDMS模板上的納米圖案較好地復(fù)制了母板上的原有圖案。這是因?yàn)樗玫乃δz臺(tái)是微電子工藝中常用的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，可以較好地控制轉(zhuǎn)速，這樣PDMS在離心力的作用下加速流動(dòng)，使其達(dá)到高度的均勻分布，并充分填充母板上的空腔，從而能高保真地復(fù)制母板上的圖案。
權(quán)利要求
1.一種基于旋涂的納米復(fù)制方法，其特征在于，通過(guò)旋涂復(fù)制出納米圖案，首先加工母板及對(duì)母板表面進(jìn)行處理，然后在母板表面旋涂聚合物預(yù)聚體并固化成型，最后進(jìn)行脫模，得到復(fù)制出的母板上的圖案。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于旋涂的納米復(fù)制方法，其特征是，所述的加工母板及對(duì)母板表面進(jìn)行處理，具體如下采用光學(xué)光刻、微機(jī)械加工、電子束光刻、干法或濕法刻蝕和聚焦離子束刻蝕加工母板，對(duì)母板表面進(jìn)行處理，除了常規(guī)的清洗步驟外，還要進(jìn)行硅烷化工藝，采用烷基硅烷進(jìn)行處理，在表面形成自組裝分子層，從而使脫模容易。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于旋涂的納米復(fù)制方法，其特征是，所述的烷基硅烷，包括1，1，2，2H過(guò)氟辛基-三氯硅烷、1，1，2，2H過(guò)氟癸基-三氯硅烷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于旋涂的納米復(fù)制方法，其特征是，所述的在母板表面旋涂聚合物預(yù)聚體并固化成型，具體如下當(dāng)加工母板和對(duì)母板表面進(jìn)行處理后，在表面上旋涂聚合物的預(yù)聚體，旋涂在甩膠臺(tái)上進(jìn)行，聚合物采用PDMS，或聚乙烯醇或聚氨酯或聚酰亞胺，固化的方法采用紫外光照或熱處理，或者在室溫下自然固化。
全文摘要
一種基于旋涂的納米復(fù)制方法，用于微機(jī)電系統(tǒng)、納米壓印和軟刻蝕領(lǐng)域。本發(fā)明通過(guò)旋涂覆制出納米圖案，首先加工母板及對(duì)母板表面進(jìn)行處理，然后在母板表面旋涂聚合物預(yù)聚體并固化成型，最后進(jìn)行脫模，得到復(fù)制出的母板上的圖案。通過(guò)本發(fā)明，可得到均勻性較高的納米圖案，相對(duì)于傳統(tǒng)的得到納米結(jié)構(gòu)的方法具有均勻性好、廉價(jià)、方便的優(yōu)點(diǎn)，且與微電子工藝兼容，可以進(jìn)行大規(guī)模地復(fù)制納米圖案。
文檔編號(hào)B82B3/00GK1562731SQ200410017370
公開(kāi)日2005年1月12日 申請(qǐng)日期2004年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月1日
發(fā)明者劉景全, 孫洪文, 李建華 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)