專(zhuān)利名稱：大面積微壓印專(zhuān)用超平整度軟模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微電子、微機(jī)械制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種在常溫下大面積微壓印光刻專(zhuān)用超平整度軟模具的制作方法，該方法制備的軟模具可用于各種微納米器件中的微納米級(jí)圖型(pattern)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的大規(guī)模壓印復(fù)制，這些器件包括集成電路、光通訊中的光波導(dǎo)、有機(jī)半導(dǎo)體太陽(yáng)能電池異質(zhì)結(jié)處深亞微米界面、微流控器件、微傳感器、微致動(dòng)器件等。并適合于多層套印。
背景技術(shù)：
在上述各類(lèi)微納米器件的制作工藝鏈中，光刻工藝是其中的核心技術(shù)。傳統(tǒng)光學(xué)投影光刻因其固有的衍射現(xiàn)象，應(yīng)用于深亞微米或以下尺寸結(jié)構(gòu)遇到了極大的技術(shù)難題，并且相關(guān)工藝設(shè)備極其昂貴。
微壓印光刻工藝是近年來(lái)提出的一種對(duì)于微納米級(jí)圖型結(jié)構(gòu)或構(gòu)件制作的先進(jìn)工藝技術(shù)。根據(jù)國(guó)際上已公開(kāi)的文獻(xiàn)，微壓印的圖型復(fù)制能力最小可以達(dá)到6nm，工藝簡(jiǎn)單，且成本極其低廉，因此受到工業(yè)界的重視。一般認(rèn)為微壓印光刻作為一種高效率、低成本的微納結(jié)構(gòu)制造技術(shù)，有可能在某些工業(yè)應(yīng)用中成為下一代光學(xué)投影光刻工藝技術(shù)的補(bǔ)充或部分替代，可以大大降低各種微納器件制造的成本。
壓印工藝作為一種高效率的復(fù)制過(guò)程，是微壓印光刻技術(shù)中的核心工藝。目前公開(kāi)報(bào)道的壓印工藝主要有熱壓印和常溫壓印兩種。熱壓印因存在各工藝要素的熱變形，不適合納米結(jié)構(gòu)的精確復(fù)制，且無(wú)法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜器件的多層套印，只能對(duì)單層結(jié)構(gòu)圖型進(jìn)行復(fù)制。常溫壓印基于紫外光(UV)誘發(fā)阻蝕膠固化(簡(jiǎn)稱UV固化)的原理，因此也被稱為UV壓印。由于UV壓印在常溫狀態(tài)進(jìn)行，因此不存在工藝要素的熱變形，是實(shí)現(xiàn)深亞微米或納米結(jié)構(gòu)多層套印的最有效方式。
正如掩膜是常規(guī)光學(xué)光刻中的關(guān)鍵工藝要素一樣，壓印模具也是UV壓印工藝中的關(guān)鍵工藝要素。為了達(dá)到高效率、高精度、高分辨率(即最小特征尺寸)，UV壓印工藝中的專(zhuān)用模具必須滿足以下技術(shù)要求①模具整體相對(duì)UV光具有高透過(guò)率，以降低UV光能的熱轉(zhuǎn)換，并提高投射于阻蝕膠表面的有效光能；②模具具有超平整度，以提高復(fù)制過(guò)程的精度；③模具工作表面與固化后阻蝕膠表面具有極小的粘附性，便于脫膜(模具脫離)；④模具具有適當(dāng)?shù)娜嵝裕赃m應(yīng)模具與基片間的不平行度和基片本身的表面不平整度，從而可以提高模具的工作面積(即提高復(fù)制效率)。目前已有文獻(xiàn)和專(zhuān)利公開(kāi)的UV壓印專(zhuān)用模具類(lèi)型主要包括以下兩種(或稱其變種)(1)純石英模具，即直接在石英板表面生成微納米結(jié)構(gòu)的圖型；為了避免壓印脫模過(guò)程中可能出現(xiàn)的阻蝕膠與模具粘附，在模具凹槽結(jié)構(gòu)中涂敷一層脫模劑分子層以利于脫模；實(shí)際壓印過(guò)程中，這種模具的不足之處在于脫模劑分子層很容易從石英上脫落，從而降低模具的使用壽命；另外，該純石英模具為硬質(zhì)材料，不具有柔性，難以適應(yīng)基片(如硅片)表面的不平度(如硅片表面存在微米級(jí)的翹曲或波紋度)，使得許可的壓印面積受到限制，降低生產(chǎn)效率；(2)石英基板的薄膠層模具，即利用常規(guī)薄膜工藝在石英基板上附著數(shù)十微米厚的膠層，再通過(guò)光學(xué)光刻等方式在該膠層上(而非在石英上)形成微納米結(jié)構(gòu)的圖型；由于常規(guī)薄膜工藝無(wú)法制作厚度較大(如毫米級(jí))且足夠平整的膠層。這種模具不能提供大面積復(fù)制所需要的足夠柔性。
上述已有的各種UV壓印專(zhuān)用模具制作方法，無(wú)法保證其工作表面的超平整度。在這類(lèi)模具中，多層套印所需的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和微結(jié)構(gòu)圖型直接刻入石英工作表面內(nèi)或薄膠層工作表面內(nèi)，即對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和有效微結(jié)構(gòu)圖型(有效工作區(qū)域)處于同一表面。因此，這類(lèi)模具在壓印過(guò)程中，其上面的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記易于被阻蝕膠所覆蓋，影響對(duì)準(zhǔn)測(cè)量的精度。此外，由于對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記與模具工作表面為同種材料，很難達(dá)到對(duì)準(zhǔn)測(cè)量所需的明暗對(duì)比度。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷或不足，為了提高UV壓印專(zhuān)用模具的使用范圍、增大壓印面積，本發(fā)明的目的在于，提供一種大面積微壓印專(zhuān)用超平整度軟模具的制作方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下的技術(shù)解決方案一種大面積微壓印專(zhuān)用超平整度軟模具的制備方法，該方法采用光刻和其配套的刻蝕工藝在石英基板的表面上制作多層套印所需的金屬對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和微結(jié)構(gòu)圖型，其特征在于，具體包括下列步驟1)對(duì)切割成型的石英基板進(jìn)行雙面研磨，使其表面達(dá)到規(guī)定的平整度和光潔度；然后通過(guò)電鍍或其它金屬薄膜工藝將高反射率的金屬附著在石英基板表面，形成金屬薄膜；2)將光刻膠涂鋪在石英基板的金屬薄膜表面上，待其自然流平后再經(jīng)室溫或加熱固化，采用傳統(tǒng)光學(xué)光刻或電子束直寫(xiě)光刻方式將掩模版上的套刻標(biāo)記圖型曝光轉(zhuǎn)移到光刻膠上，然后用顯影液對(duì)該光刻膠進(jìn)行清洗，除掉未被曝光的空間區(qū)域材料，已曝光的光刻膠部分保留下來(lái)作為掩蔽層，通過(guò)干法或濕法刻蝕在石英基板上形成套印對(duì)準(zhǔn)所需的金屬圖型，并經(jīng)過(guò)后處理得到套刻對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記；3)將含對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的石英基板置入盛有水銀的盛槽中，使之懸浮于水銀之上，在石英基板表面有效工作區(qū)域上，噴涂助粘劑薄層，然后在盛槽中注入電子光刻膠或其它透明硅膠和固化劑的混合液體(混合比例10∶1)作為模具工作膠層材料，在真空環(huán)境中使液態(tài)的模具膠層材料自然流平和固化，形成超平整度的模具工作膠層；4)以石英基板上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記為基準(zhǔn)，采用電子光刻膠和電子束直寫(xiě)光刻曝光系統(tǒng)，結(jié)合配套的顯影和刻蝕工藝，最終在模具工作膠層表面生成用于壓印轉(zhuǎn)移的微納米結(jié)構(gòu)圖型。
本發(fā)明的方法制備的模具既可以達(dá)到毫米級(jí)的模具膠層厚度(從而達(dá)到適度的柔性和大工作面積)，又可以保證模具膠層工作表面的超平整度(從而保證極高的復(fù)制精度)，且可以方便地制作各種金屬對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，從而實(shí)現(xiàn)多層套印。


圖1～圖3為超平整度軟模具的制作工藝流程圖。其中圖1a為經(jīng)精密研磨的石英基板，圖1b為在石英基板上通過(guò)電鍍或其他金屬薄膜工藝附著的不透明金屬層，圖1c為在金屬層上利用旋轉(zhuǎn)離心方式涂鋪的光刻膠層，圖1d為經(jīng)過(guò)常規(guī)光刻顯影后將套印對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記圖型轉(zhuǎn)移到光刻膠上、圖1e為經(jīng)過(guò)濕法或干法刻蝕后將光刻膠上的圖型轉(zhuǎn)移到金屬層上，形成金屬套印對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記；圖2a為在石英基板中心區(qū)域涂敷鋪助粘劑薄層，圖2b為將含有套刻對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記及涂敷鋪助粘劑薄層的石英基板放入已注入水銀的盛槽中，石英基板靜止后其在水銀上的漂浮受到四側(cè)尖頂桿的限制，圖2c表示混合有固化劑的模具膠層材料液體被注入盛槽中并在常溫和真空環(huán)境中自然流平和固化，再經(jīng)后處理獲得超平整度模具膠層并暴露出石英基板上的套印對(duì)準(zhǔn)金屬標(biāo)記；圖3a表示利用離心涂鋪法在模具膠層上涂鋪電子光刻膠，并通過(guò)電子束直寫(xiě)光刻曝光在電子光刻膠上形成微納圖型；圖3b表示經(jīng)過(guò)顯影和干法刻蝕后獲得的模具工作膠層表面微納米結(jié)構(gòu)；圖3c為完整模具的俯視示意圖。
圖中的標(biāo)號(hào)分別表示1為精密研磨后的石英基板，2為在石英基板上制作出的套印金屬對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，3為涂鋪在石英基板上的助粘劑，4為超平整度的模具工作膠層，5為涂鋪在模具工作膠層上的電子光刻膠，6為電子束曝光和顯影后的光刻膠，7為水銀槽中的石英限位尖頂桿，8為水銀懸浮槽，9為金屬層上涂鋪的光刻膠，10為金屬層上曝光顯影后的光刻膠，11為在石英基板上的金屬層，12為水銀，13為模具工作膠層表面的微納結(jié)構(gòu)圖型，14為模具的有效工作區(qū)域，其中含有若干組微結(jié)構(gòu)圖型。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的方法作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的方法制備的大面積微壓印專(zhuān)用超平整度軟模具，屬于UV壓印專(zhuān)用軟模具。壓印過(guò)程中UV光透過(guò)該模具來(lái)照射UV光敏型阻蝕膠使其固化，所以模具必須采用UV高透過(guò)率的材料來(lái)制備；多層套印過(guò)程中需要通過(guò)水平移動(dòng)模具，將模具相對(duì)于上次壓印已生成的圖型進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，對(duì)準(zhǔn)精度為納米級(jí)，所以必須能在模具上方便地制作套印金屬對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記2；實(shí)現(xiàn)大面積壓印時(shí)需要適應(yīng)硅片的不平度影響，因此模具必須采用具備一定的柔性；模具為了達(dá)到足夠柔性，其工作表面則必須為軟質(zhì)材料，且具有毫米級(jí)的厚度的模具工作膠層；模具工作膠層必須為超平整度平面，以保證壓印復(fù)型的精度。
本發(fā)明采用UV透過(guò)率極高的石英基板作為其背襯；在石英基板1上制作出2～4組金屬對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記2，以便在套印過(guò)程中實(shí)現(xiàn)模具相對(duì)上次已復(fù)制圖型或結(jié)構(gòu)的對(duì)準(zhǔn)；在石英基板1的中央有效壓印區(qū)域14涂鋪助粘劑3，用于粘附毫米級(jí)厚度且具備超平整度的模具工作膠層4；以石英基板1上的套印金屬對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記2為基準(zhǔn)，在電子束直寫(xiě)機(jī)中將微結(jié)構(gòu)圖型13制作在模具的超平整度模具工作膠層4的表面上，此圖型在UV壓印過(guò)程中將被轉(zhuǎn)移到阻蝕膠層。因此本發(fā)明方法制作的模具實(shí)際上由硬質(zhì)的石英基板1、套印的金屬對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記2和軟質(zhì)的模具工作膠層4構(gòu)成。模具工作膠層4為毫米級(jí)，可以提供足夠的工作柔性，且模具的石英基板1的表面包含了必要的套印金屬對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記2。因套印金屬對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記2為高反射率的非透明金屬，其在對(duì)準(zhǔn)測(cè)量過(guò)程可以提供高度的明暗對(duì)比度，從而獲得高分辨率的光學(xué)信號(hào)(如干涉條紋)。另一方面，由于套印金屬對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記2與有效壓印區(qū)域14(含待轉(zhuǎn)移的微結(jié)構(gòu)圖型)分兩階段進(jìn)行光刻制作，因此套印金屬對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記2的圖型與模具工作膠層表面的微納結(jié)構(gòu)圖型13不在同一平面，可保證套印金屬對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記2在壓印過(guò)程中不與阻蝕膠接觸，從而避免了壓印過(guò)程中的阻蝕膠污染。
上述微壓印超平整度軟模具的制作工藝包括以下幾個(gè)階段(1)軟模具的石英基板1的制備及套印對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記制作階段如附圖1所示；首先采用精密切割和精密研磨制備出高光潔度和平整度的石英基板1，以保證UV的極高透過(guò)率；在石英基板1上以蒸鍍或其它金屬薄膜工藝生成高UV反射率且非透明的金屬層(如鉻、金、鎂、鉿、錳等)，再在金屬層上涂鋪光刻膠5，采用光學(xué)或電子束光刻工藝(包括曝光、顯影、刻蝕)在金屬層上制作出用于光學(xué)對(duì)準(zhǔn)的套印金屬標(biāo)記2(如斜紋光柵付對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記)；套印金屬對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記2的位置在石英基板1的邊緣，且除套印金屬對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記2外，石英基板1的絕大部分面積為被刻蝕的裸露區(qū)域，以利用UV通過(guò)；在非對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記區(qū)域內(nèi)涂鋪助粘劑3，其厚度控制在5～10μm，以備后階段附著超平整度的模具工作膠層4；此階段屬本發(fā)明所公布方法的預(yù)備工藝；(2)超平整度軟模具工作膠層4的制備階段，如附圖2所示。將含有金屬套印對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記2的石英基板1放入盛有水銀(液態(tài)汞)的盛槽內(nèi)，使其保持懸浮狀態(tài)。待石英基板1靜止不動(dòng)后，調(diào)節(jié)四側(cè)的尖頂桿以限制石英基板1的自由漂移；將按比例混合有固化劑的液態(tài)模具膠層材料(如透明PDMS或其它硅膠等透明高分子材料)注入盛槽中。由于水銀的比重最大、石英比重次之、模具材料比重最小，三者之間不發(fā)生任何物理或化學(xué)反應(yīng)或混合，因此在最頂部形成有機(jī)質(zhì)且透明的模具膠層；模具膠層的厚度可根據(jù)需要選為0.5～2.0mm之間，并可通過(guò)控制注入膠層材料的體積來(lái)設(shè)定。將盛槽置入真空室，使模具膠層充分與粘附劑3接觸，并消除模具膠層中的微觀氣泡，保證模具膠層的UV高透過(guò)率；在常溫和真空環(huán)境中，模具膠層自然流平并固化，形成具有表面超平整度的模具工作膠層4(其表面平整度為絕對(duì)水平，而光潔度將達(dá)到分子尺度級(jí))；(3)模具膠層表面微納結(jié)構(gòu)圖型13的制作階段，如附圖3所示。將附有模具工作膠層4的石英體取出盛槽，并將助粘劑3區(qū)域以外的膠層材料修剪去除，暴露出石英基板1上的套印金屬對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記2；在模具工作膠層4的表面涂鋪電子光刻阻蝕膠，以石英上已生成的套印金屬對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記2為定位基準(zhǔn)，采用電子束直寫(xiě)光刻工藝及刻蝕工藝(如RIE干法刻蝕)，在模具膠層的表面制作出微納結(jié)構(gòu)圖形13。
本發(fā)明的超平整度軟模具工作膠層4的制備采用的是懸浮式方法，由水銀作為支撐液體，可保證模具膠層在自然流平和固化后達(dá)到絕對(duì)的水平和平整。由于水銀相對(duì)任何有機(jī)材料(如液態(tài)和固態(tài)模具膠層)和石英材料幾乎不具備任何粘附性，因此不會(huì)對(duì)石英基板和模具工作膠層產(chǎn)生任何污染或物理化學(xué)改性，從而可以保證整個(gè)模具的純潔性。
本發(fā)明制備的大面積微壓印專(zhuān)用超平整度軟模具，其在微壓印光刻技術(shù)中的應(yīng)用方式為整個(gè)壓印過(guò)程為軟模具微復(fù)型過(guò)程，即將含微結(jié)構(gòu)圖型13.的模具壓在硅片或其它基片的阻蝕膠上，UV光透過(guò)模具的石英基板1和超平整度軟模具工作膠層4上的微結(jié)構(gòu)圖型13固化和定型在該阻蝕膠表面，后續(xù)以刻蝕等工藝形成完整的微壓印光刻工藝路線。模具膠層在壓印過(guò)程中不僅能起到脫模作用，同時(shí)能夠適應(yīng)硅片或其它基片表面的翹曲變形，所以允許較大的模具工作面積，以提高壓印生產(chǎn)效率；另外，由于模具工作膠層厚度(毫米級(jí))遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于金屬套印對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記2的厚度(亞微米級(jí))，即金屬對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記2的圖型與微結(jié)構(gòu)圖型13不在同一平面；所以，壓印過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)阻蝕膠污染損壞套印對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的可能，也不會(huì)出現(xiàn)由于阻蝕膠膜的變化而影響對(duì)準(zhǔn)精度。完成某一層圖型轉(zhuǎn)移后，為進(jìn)行后續(xù)層的套印，可利用石英基板1上的金屬套印對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記2與硅片(或其他基片)表面的已有對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記進(jìn)行精確對(duì)準(zhǔn)，可實(shí)現(xiàn)多層微納結(jié)構(gòu)圖型的套印，制作復(fù)雜的微納米器件。
制作這種大面積微壓印專(zhuān)用超平整度軟模具的主要工藝特點(diǎn)為預(yù)先在石英基板上制備套印對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記、采用大比重的水銀支撐石英基板、將混有固化劑的模具膠層材料在水銀和石英基板上自然流平和固化、模具工作膠層4上的微結(jié)構(gòu)圖型13的制作以石英基板上的金屬對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記為基準(zhǔn)并采用電子束直寫(xiě)光刻工藝完成。與已公開(kāi)的壓印UV模具制作方法相比，模具工作膠層更厚、有效工作面積更大、工藝簡(jiǎn)單、具有超平整度表面、并配備套刻對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，可用于多層、精確、大面積的壓印。
以下是發(fā)明人給出的一個(gè)具體的實(shí)施例，其制作方法其詳細(xì)步驟如下(1)高平整度石英基板制備。
用常規(guī)石英切割機(jī)將石英塊料切割為方形石英基板(厚度為3～8mm)，用常規(guī)的精密研磨機(jī)對(duì)該石英基板進(jìn)行雙面研磨，使其達(dá)到適當(dāng)?shù)钠秸群凸鉂嵍龋?2)石英基板上附著金屬薄膜。
通過(guò)常規(guī)的電鍍或其它金屬薄膜工藝將高反射率的金屬(如鉻、金、鎂、鉿、錳等)附著在石英基板1的表面，其金屬層厚度小于1μm；(3)石英基板上制作套刻對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記。
用常規(guī)均膠機(jī)將負(fù)型光刻膠(如市售的負(fù)型PMMA類(lèi)電子光刻膠)涂鋪在石英基板表面，待其自然流平后再經(jīng)室溫或加熱固化，采用傳統(tǒng)光學(xué)光刻或電子束直寫(xiě)光刻方式將掩模版上的套刻標(biāo)記圖型(用傳統(tǒng)集成電路掩模版制備工藝制作)曝光轉(zhuǎn)移到光刻膠上，用市售的適當(dāng)顯影液對(duì)該光刻膠進(jìn)行清洗，除掉未被曝光的空間區(qū)域材料，已曝光的光刻膠部分保留下來(lái)作為掩蔽層，通過(guò)干法或濕法刻蝕在石英基板上形成套印對(duì)準(zhǔn)所需的金屬圖型，并經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)暮筇幚?如離子轟擊清洗等)；(4)石英基板絕對(duì)水平懸浮。
將石英基板置入裝有水銀的盛槽中，待其懸浮靜止后，調(diào)節(jié)槽側(cè)壁上尖頂桿限制石英基板的水平漂移。四側(cè)的尖頂桿與石英側(cè)壁間留有微小間隙，使得石英基板始終保持絕對(duì)水平狀態(tài)；
(5)助粘劑涂鋪。
在石英基板表面有效工作區(qū)域上，通過(guò)噴涂等方式附著助粘劑(玻璃膠類(lèi))薄層(其厚度控制在微米級(jí))，待其自然流平；(6)超平整度模具膠層制備。
將市售PDMS或其它透明類(lèi)硅膠與對(duì)應(yīng)的固化劑按適當(dāng)比例混合(混合比例10∶1)，注入懸浮有石英基板的水銀盛槽內(nèi)，并置入真空環(huán)境中，使得液態(tài)模具膠材料與助粘劑充分接觸，并消除內(nèi)部微氣泡。待液態(tài)模具膠層材料自然流平并室溫固化，形成超平整度的模具膠層。模具膠層的厚度可選范圍為0.5～2.0mm，并通過(guò)注入適當(dāng)體積的液態(tài)模具膠材料來(lái)控制；(7)模具膠層表面微結(jié)構(gòu)圖型制作。
用市售的均膠機(jī)將適當(dāng)?shù)呢?fù)型電子光刻膠(如市售的正型PMMA類(lèi)電子光刻膠)涂鋪在厚膠層表面，待其自然流平后再經(jīng)室溫或加熱固化；在電子束直寫(xiě)光刻系統(tǒng)中，以石英基板表面上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記為基準(zhǔn)，進(jìn)行曝光、顯影、刻蝕工藝，最終在模具膠層表面生成微納結(jié)構(gòu)圖型(用于壓印轉(zhuǎn)移的圖型)。
至此，一個(gè)大面積微壓印專(zhuān)用超平整度軟模具被制作完成。此UV軟模具被裝配到壓印光刻機(jī)上，可進(jìn)行分區(qū)步進(jìn)式的UV固化壓印光刻，并可利用石英基板上高明暗對(duì)比度的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記來(lái)實(shí)現(xiàn)多層套印，制作出復(fù)雜結(jié)構(gòu)的各種微納米器件。
權(quán)利要求
1.一種大面積微壓印專(zhuān)用超平整度軟模具的制備方法，該方法采用光刻和其配套的刻蝕工藝在石英基板的表面上制作多層套印所需的金屬對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和微結(jié)構(gòu)圖型，其特征在于，具體包括下列步驟1)對(duì)切割成型的石英基板進(jìn)行雙面研磨，使其表面達(dá)到規(guī)定的平整度和光潔度；然后通過(guò)電鍍或其它金屬薄膜工藝將高反射率的金屬附著在石英基板表面，形成金屬薄膜；2)將光刻膠涂鋪在石英基板的金屬薄膜表面上，待其自然流平后再經(jīng)室溫或加熱固化，采用傳統(tǒng)光學(xué)光刻或電子束直寫(xiě)光刻方式將掩模版上的套刻標(biāo)記圖型曝光轉(zhuǎn)移到光刻膠上，然后用顯影液對(duì)該光刻膠進(jìn)行清洗，除掉未被曝光的空間區(qū)域材料，已曝光的光刻膠部分保留下來(lái)作為掩蔽層，通過(guò)干法或濕法刻蝕在石英基板上形成套印對(duì)準(zhǔn)所需的金屬圖型，并經(jīng)過(guò)后處理得到套刻對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記；3)將含對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的石英基板置入盛有水銀的盛槽中，使之懸浮于水銀之上，在石英基板表面的中央有效壓印區(qū)域通過(guò)噴涂助粘劑薄層，然后在盛槽中注入電子光刻膠或其它透明硅膠和固化劑的混合液體，其混合比例10∶1，作為模具工作膠層材料，在真空環(huán)境中使液態(tài)的模具膠層材料自然流平和固化，形成超平整度的模具工作膠層；4)以石英基板上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記為基準(zhǔn)，采用電子光刻膠和電子束直寫(xiě)光刻曝光系統(tǒng)，結(jié)合配套的顯影和刻蝕工藝，最終在模具工作膠層表面生成用于壓印轉(zhuǎn)移的微納米結(jié)構(gòu)圖型。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的石英基板平整度預(yù)處理步驟中的金屬薄膜的金屬層厚度小于1μm。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的超平整度的模具工作膠層的厚度為0.5～2.0mm之間。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的助粘劑薄層的厚度為微米級(jí)。
5.如權(quán)利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述的助粘劑薄層為玻璃膠。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的金屬套刻對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的數(shù)量2～4組，其厚度小于1μm。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的金屬的套印對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記與模具膠層表面的微結(jié)構(gòu)圖型不處于同一平面。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的金屬對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記位于石英基板的邊緣。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種大面積微壓印專(zhuān)用超平整度軟模具的制作方法，該方法采用光刻和其配套的刻蝕工藝在石英基板的表面上制作多層套印所需的金屬對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和微結(jié)構(gòu)圖型，其中金屬的套印對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記與待轉(zhuǎn)移的模具膠層表面微結(jié)構(gòu)圖型不處于同一平面；本發(fā)明制備的大面積微壓印專(zhuān)用超平整度軟模具包括石英基板、石英基板表面的金屬套刻對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記、石英基板表面的助粘劑、超平整度的模具工作膠層、模具工作膠層表面的微結(jié)構(gòu)圖型。用于進(jìn)行分區(qū)步進(jìn)式的UV固化壓印光刻，并可利用石英基板上高明暗對(duì)比度的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記來(lái)實(shí)現(xiàn)多層套印，制作出復(fù)雜結(jié)構(gòu)的各種微納米器件。
文檔編號(hào)G03F9/00GK1731281SQ20051004307
公開(kāi)日2006年2月8日 申請(qǐng)日期2005年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月8日
發(fā)明者丁玉成, 劉紅忠, 李寒松, 段玉崗, 劉志剛, 盧秉恒 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)