專利名稱：一種彩色納米壓印工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及屬于三維結(jié)構(gòu)壓印技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及ー種彩色納米壓印エ藝。
背景技術(shù)：
納米壓印技木，是微納米器件制作エ藝中的ー個重要技術(shù)，這是ー種不同于傳統(tǒng)光刻技術(shù)的全新圖形轉(zhuǎn)移技木。納米壓印技術(shù)的定義為不使用光線或者輻照使光刻膠感光成形，而是直接在硅襯底或者其它襯底上利用物理學(xué)的機(jī)理構(gòu)造納米尺寸圖形。三維結(jié)構(gòu)在微納系統(tǒng)領(lǐng)域有著非常重要的應(yīng)用前景，通過三維加工技術(shù)能夠制造出體積小、質(zhì)量輕、靈敏度高、成本低的和性能優(yōu)越的器件。三維結(jié)構(gòu)納米壓印技術(shù)，是應(yīng)用多階模板來進(jìn)行納米壓印的ー種創(chuàng)新エ藝，能夠?qū)崿F(xiàn)三維微細(xì)結(jié)構(gòu)的直接全面復(fù)制，是制作如彩色顯示材料的ー種新型技木。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種將納米壓印用于多層相互連接結(jié)構(gòu)的圖形壓印方法，通過壓印后可直接看到彩色的條紋，其獨(dú)特的物理轉(zhuǎn)移機(jī)制不僅可以降低成本、簡化操作，而且具有較高分辨率，同時可以減少形成復(fù)雜的三維圖形所需的エ藝步驟。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的
本發(fā)明提供的ー種彩色納米壓印エ藝，包括以下步驟
1)利用光刻技術(shù)制作出需要壓印的可見光波長相匹配的多階模具；
2)利用步驟I)制作的多階模具采用納米壓印技術(shù)將多階模具壓印于基材形成產(chǎn)品。
進(jìn)ー步，所述步驟I)中多階模具的制作，具體包括以下步驟
A.制作與需要壓印的光波波長相匹配的I號掩模板；
B.將I號掩模板放于模具毛坯上，并對準(zhǔn)進(jìn)行光刻，向下刻蝕ー個單位長度Dist，使模具毛坯上出現(xiàn)ー個ニ階模具；
其中，Dist為根據(jù)需要壓印的彩色光波波長確定的單位長度；
C.停止光刻，撤下I號掩模板，
D.制作與需要壓印的光波波長相匹配的N號掩模板；
其中，N為正整數(shù)；
E.將N號掩模板放于模具毛坯上，并對準(zhǔn)進(jìn)行光刻，向下刻蝕N個單位長度Dist，得到ー個2的N次方階模具；
F.停止光刻，撤下N號掩模板；
G.重復(fù)步驟D-F進(jìn)行光刻，直至形成所需要的多階模具。進(jìn)ー步，所述N號掩模板的遮擋部為上一次掩模板中相鄰遮擋部和透光部之和，所述N號掩模板的透光部為與N號掩模板的遮擋部相鄰的上一次掩模板中相鄰遮擋部和透光部之和。
進(jìn)ー步，所述N號掩模板的遮擋部按與上一次掩模板的遮擋部外邊緣對齊重疊的方式設(shè)置于模具毛坯上。進(jìn)ー步，所述步驟2)中將多階模具壓印于基材上形成產(chǎn)品，具體包括以下步驟 將多階模具放置與基材上，進(jìn)行加熱，加熱至基材的玻璃化轉(zhuǎn)換溫度后，進(jìn)行加壓，當(dāng)
溫度到達(dá)加熱最高溫度時，進(jìn)行保溫保壓，然后減壓降溫，當(dāng)溫度降至玻璃化轉(zhuǎn)換溫度后，脫模，得到最終產(chǎn)品。進(jìn)ー步，所述加熱最高溫度為基材玻璃化轉(zhuǎn)換溫度的I. 2至I. 6倍。進(jìn)ー步，所述加熱最高溫度為100至150攝氏度。進(jìn)ー步，所述基材為聚こ烯或聚丙烯。
進(jìn)ー步，所述納米壓印技術(shù)為熱壓印技木。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明采用光刻技術(shù)制作多階模具；并利用該多階模具采用納米壓印技術(shù)將多階模具壓印于基材形成產(chǎn)品，從通過壓印后的產(chǎn)品上能夠直接看到彩色的條紋，該產(chǎn)品體積小、質(zhì)量輕、靈敏度高、成本低和性能優(yōu)越。該方法能使產(chǎn)品微型化和便攜化，提高器件和系統(tǒng)的功能密度、信息密度與互聯(lián)交互密度，能大大節(jié)約材料和能源。與傳統(tǒng)硅、LIGAエ藝相比，不需要通過鍵合、微裝配實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成，因此エ藝過程較簡單。而將納米壓印用于多層相互連接結(jié)構(gòu)的圖形壓印時，其獨(dú)特的物理轉(zhuǎn)移機(jī)制不僅可以降低成本、簡化操作，而且具有較高分辨率，同時可以減少形成復(fù)雜的三維圖形所需的エ藝步驟，本發(fā)明提供的多階模具的結(jié)構(gòu)參數(shù)是與相關(guān)可見光的波長相匹配的。具有此類多階結(jié)構(gòu)的聚合物，由于此微小結(jié)構(gòu)對不同波長的光的反射(或透射)不同，就可以直接看到彩色的條紋。本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其它優(yōu)點(diǎn)可以通過下面的說明書，權(quán)利要求書，以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。


為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，其中
圖I為I號掩模板放于模具毛坯上的示意 圖2為光刻后的ニ階模具毛坯結(jié)構(gòu)示意 圖3為2號掩模板放于模具毛坯示意 圖4為刻蝕兩個單位長度后形成的模具毛坯示意 圖5為光刻后形成的四階模具毛坯示意 圖6為多階模具和塑料放置示意 圖7為加熱加壓壓印示意 圖8為保溫保壓壓印示意 圖9為脫模形成產(chǎn)品示意 圖10為光線照射產(chǎn)品每個臺階反射色光示意 圖11為I號掩模板和2號掩模板對比不意圖。
圖中，I表不I號掩模板、2表不模具毛還、3表不2號掩模板、4表不基材、5表不I號掩模板遮擋部、6表不I號掩模板透光部、7表不2號掩模板遮擋部、8表不2號掩模板透光部。
具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述；應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選實(shí)施例僅為了說明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。圖I為I號掩模板放于模具毛坯上的示意圖；圖2為光刻后的ニ階模具毛坯結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為2號掩模板放于模具毛坯示意圖；圖4為刻蝕兩個單位長度后形成的模具毛坯示意圖；圖5為光刻后形成的四階模具毛坯示意圖；圖6為多階模具和塑料放置示意圖；圖7為加熱加壓壓印示意圖；圖8為保溫保壓壓印示意圖；圖9為 脫模形成產(chǎn)品示意圖，圖10為光線照射產(chǎn)品每個臺階反射色光示意圖，如圖所示本發(fā)明提供的ー種彩色納米壓印エ藝，包括以下步驟
I)利用光刻技術(shù)制作與需要壓印光波波長相匹配的多階模具；
所述步驟I)中多階模具的制作，具體包括以下步驟
A.制作I號掩模板I;這里的光波波長取紅光的波長；也可以取可見光中任一単色光的波長相匹配的參數(shù)來制作掩模板；
B.將I號掩模板I放于模具毛坯2上，并對準(zhǔn)進(jìn)行光刻，向下刻蝕ー個單位長度Dist，使模具毛坯2上出現(xiàn)ー個ニ階模具；
其中，Dist為根據(jù)需要壓印的彩色光波波長確定的單位長度；
C.停止光刻，撤下I號掩模板I，
D.制作與需要壓印的光波波長相匹配的N號掩模板；這里的光波波長取綠光和藍(lán)光的波長；也可以取可見光中任一単色光的波長相匹配的參數(shù)來制作掩模板；
其中，N為正整數(shù)；
E.將N號掩模板放于模具毛坯2上，并對準(zhǔn)進(jìn)行光刻，向下刻蝕N個單位長度Dist，得到ー個2的N次方階模具；
F.停止光刻，撤下N號掩模板；
G.重復(fù)步驟D-F進(jìn)行光刻，直至形成所需要的多階模具。本實(shí)施例中的多階模具是指在模具上形成多個深度和寬度不同的呈臺階狀的反射光反射面。所述N號掩模板的遮擋部為上一次掩模板中相鄰遮擋部和透光部之和，所述N號掩模板的透光部為與N號掩模板的遮擋部相鄰的上一次掩模板中相鄰遮擋部和透光部之和。本實(shí)施例中N取2。本實(shí)施例采用四階模具，即通過兩個掩模板進(jìn)行刻蝕，即I號掩模板I和2號掩模板3，將I號掩模板I放于模具毛坯2上，并對準(zhǔn)進(jìn)行光刻，向下刻蝕ー個單位長度(根據(jù)實(shí)際要求確定，可以是ー個單位長度為100納米或者幾十或幾百納米)，使模具毛坯上出現(xiàn)ー個ニ階模具；停止光刻，撤下I號掩模板1，將2號掩模板3放于模具毛坯2上，并對準(zhǔn)進(jìn)行光刻，向下刻蝕兩個單位長度；停止光刻，撤下2號掩模板，得到ー個四階模具；重復(fù)進(jìn)行光亥IJ，直至形成所需要的多階模具。圖11為I號掩模板和2號掩模板對比不意圖，如圖所不,2號掩模板的遮擋部為I號掩模板中相鄰遮擋部和透光部之和，即I號掩模板遮擋部5和I號掩模板透光部6兩部分之和，2號掩模板的透光部為與2號掩模板遮擋部相鄰的I號掩模板中連續(xù)相鄰遮擋部和透光部之和，即2號掩模板遮擋部7和2號掩模板透光部8之和。本實(shí)施例中遮擋部和透光部相同,2號掩模板的遮擋部為I號掩模板中遮擋部的2倍，2號掩模板的透光部為I號掩模板中透光部的2倍。本發(fā)明提供的多階模具的結(jié)構(gòu)參數(shù)是與相關(guān)可見光的波長相匹配的。具有此類多階結(jié)構(gòu)的聚合物，由于此微小結(jié)構(gòu)對不同波長的光的反射(或透射)不同，就可以直接看到彩色的條紋。2)利用步驟I)制作的多階模具采用納米壓印技術(shù)將多階模具壓印于基材形成產(chǎn)
品O
所述N號掩模板的遮擋部按與上一次掩模板的遮擋部外邊緣對齊重疊的方式設(shè)置于模具毛坯上。2)利用步驟I)制作的多階模具采用納米壓印技術(shù)(熱壓印技木)將多階模具壓印于基材形成產(chǎn)品，具體包括以下步驟
將多階模具放置與基材4上，進(jìn)行加熱，加熱至基材的玻璃化轉(zhuǎn)換溫度后，進(jìn)行加壓，當(dāng)溫度到達(dá)加熱最高溫度時，當(dāng)溫度到達(dá)加熱最高溫度即加熱最高溫度為基材玻璃化轉(zhuǎn)換溫度的I. 6倍時，進(jìn)行保溫保壓，然后減壓降溫，當(dāng)溫度降至玻璃化轉(zhuǎn)換溫度后，脫模，得到最終產(chǎn)品。加熱最高溫度為基材4玻璃化轉(zhuǎn)換溫度的I. 2至I. 6倍，所述加熱最高溫度為100至150攝氏度。所述基材4為聚こ烯或聚丙烯。所述納米壓印技術(shù)為熱壓印技木。當(dāng)光線從某一角度照射產(chǎn)品時，產(chǎn)品上的每個臺階分別反射出紅光，綠光和藍(lán)光，可直接看到彩色的條紋。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.ー種彩色納米壓印エ藝，其特征在于包括以下步驟 1)利用光刻技術(shù)制作與需要壓印光波波長相匹配的多階模具； 2)利用步驟I)制作的多階模具采用納米壓印技術(shù)將多階模具壓印于基材形成產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的彩色納米壓印エ藝，其特征在于所述步驟I)中多階模具的制作，具體包括以下步驟 A.制作與需要壓印的光波波長相匹配的I號掩模板； B.將I號掩模板放于模具毛坯上，并對準(zhǔn)進(jìn)行光刻，向下刻蝕ー個單位長度Dist，使模具毛坯上出現(xiàn)ー個ニ階模具； 其中，Dist為根據(jù)需要壓印的彩色光波波長確定的單位長度； C.停止光刻，撤下I號掩模板， D.制作與需要壓印的光波波長相匹配的N號掩模板； 其中，N為正整數(shù)； E.將N號掩模板放于模具毛坯上，并對準(zhǔn)進(jìn)行光刻，向下刻蝕N個單位長度Dist，得到ー個2的N次方階模具； F.停止光刻，撤下N號掩模板； G.重復(fù)步驟D-F進(jìn)行光刻，直至形成所需要的多階模具。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的彩色納米壓印エ藝，其特征在干所述N號掩模板的遮擋部為上一次掩模板中相鄰遮擋部和透光部之和，所述N號掩模板的透光部為與N號掩模板的遮擋部相鄰的上一次掩模板中相鄰遮擋部和透光部之和。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的彩色納米壓印エ藝，其特征在干所述N號掩模板的遮擋部按與上一次掩模板的遮擋部外邊緣對齊重疊的方式設(shè)置于模具毛坯上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的彩色納米壓印エ藝，其特征在于所述步驟2)中將多階模具壓印于基材上形成產(chǎn)品，具體包括以下步驟 將多階模具放置于基材上，進(jìn)行加熱，加熱至基材的玻璃化轉(zhuǎn)換溫度后，進(jìn)行加壓，當(dāng)溫度到達(dá)加熱最高溫度時，進(jìn)行保溫保壓，然后減壓降溫，當(dāng)溫度降至玻璃化轉(zhuǎn)換溫度后，脫模，得到最終產(chǎn)品。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的彩色納米壓印エ藝，其特征在于所述加熱最高溫度為基材玻璃化轉(zhuǎn)換溫度的I. 2至I. 6倍。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的彩色納米壓印エ藝，其特征在于所述加熱最高溫度為100至150攝氏度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的彩色納米壓印エ藝，其特征在于所述基材為聚こ烯或聚丙烯。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的彩色納米壓印エ藝，其特征在于所述納米壓印技術(shù)為熱壓印技術(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種彩色納米壓印工藝，包括以下步驟1)應(yīng)用兩個光學(xué)掩模板，利用光刻技術(shù)及硅的干法刻蝕技術(shù)制作出與相關(guān)可見光的波長相匹配的四階模具，2)應(yīng)用納米熱壓印技術(shù)，將多階模具壓印于聚合物基材上形成最終產(chǎn)品。該產(chǎn)品為具有多階微小結(jié)構(gòu)的聚合物，對不同波長光反射而形成彩色條紋。體積小、質(zhì)量輕、高性價比。該方法能實(shí)現(xiàn)彩色顯示圖案的直接制作，提高器件和系統(tǒng)的功能密度、信息密度與互聯(lián)交互密度，能大大節(jié)約材料和能源。與傳統(tǒng)硅、LIGA工藝相比，不需要通過鍵合、微裝配實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成，因此工藝過程較簡單。利用物理轉(zhuǎn)移機(jī)制降低成本、簡化操作，而且具有較高分辨率，減少形成復(fù)雜的三維圖形所需的工藝步驟。
文檔編號G03F7/00GK102692818SQ20121009499
公開日2012年9月26日 申請日期2012年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月31日
發(fā)明者冀然, 史曉華, 陳沁 申請人:蘇州光舵微納科技有限公司