一种纳米压印技术过程中的脱模方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种纳米压印技术过程中的脱模方法，属于微纳加工领域。
【背景技术】
[0002]纳米压印技术最早于20世纪90年代中期由美国Princeton大学NanostructureLab的Stephen Y.Chou教授等针对传统的光刻工艺受到曝光波长的限制，无法进一步获得更小尺寸这一缺点而提出的。该技术以其低成本、高分辨率、工艺过程简单等优点，引起了各国研究人员的广泛关注。目前，成功证明了通过纳米压印这项技术可获得最小尺寸为5nm的特征结构。这项技术被广泛应用在光学、电子学、生物学等众多领域，被誉为十大可改变世界的科技之一。
[0003]纳米压印技术主要可分为热压印与紫外光固化压印两种类型。纳米热压印技术通常采用热塑性高分子聚合物如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为压印胶层材料，通过加热使高分子聚合物熔融、软化，然后对模板施加外力荷载，将模板上的纳米结构图案压印在熔融的胶层上，待胶层固化、定型后，移去模板。紫外光固化压印技术采用紫外光固化预聚物作为压印胶材料，由于该材料具有流动性好，粘度低的优点，不需要外力荷载或需要极小的外力荷载就可以使模板上的纳米结构图案压印在胶层上，然后通过紫外光照射使其快速固化、定型，最后移去模板。
[0004]在上述两种纳米压印技术中，为了使模板与胶层实现分离，都是通过对模板施加拉力荷载进行脱模，尽管定型的胶层固化后，胶层与模板的黏聚力有所下降，即使黏聚力有所降低，也需要在模板上施加很大的拉力，极容易使模板的纳米结构脱离胶层的纳米结构时导致相互损伤，特别是容易造成已成型的纳米结构严重变形、撕裂，直接导致压印失败。目前的技术通常采用在模板的纳米结构图案表面涂覆一层高分子抗黏层来降低黏聚力，减少脱模过程中的相互损伤，但是效果不够理想，特别是不能有效地防止对已压印成形纳米结构的破坏。
【发明内容】
[0005]本发明的目的就是为了解决现有纳米压印技术脱模过程中由于模板和胶层的黏聚力而导致的已成型的纳米压印结构严重变形、撕裂和脱模力过大等问题，通过提供一种超声波辅助脱模的方法，以实现脱模质量的显著提高和脱模力的降低。
[0006]为了实现上述目的，本发明采用如下的解决方案:一种纳米压印技术过程中的脱模方法，先将纳米压印胶材料涂覆于衬底上，形成压印胶层；然后将模板压入压印胶层；待压印胶层固化定型后，在模板上部利用超声波发射装置向模板发射超声波，以辅助模板和压印成型的胶层分离，移去模板，完成脱模过程。
[0007]上述技术方案中，所述模板上部超声波发生装置所发射的超声波作用于整个脱模过程。
[0008]上述技术方案中，所述模板是由硅、二氧化硅、氧化硅、金属等硬质材料中的一种制成的刚性模板。
[0009]上述技术方案中，所述刚性模板的纳米结构图案表面涂有一层高分子抗黏层。从而在压印过程中，提高模板的耐久性，增加模板的使用次数。
[0010]上述技术方案中，所述纳米压印胶材料为紫外光固化纳米压印胶、甲基丙烯酸甲酯中的一种。
[0011]上述技术方案中，所述的纳米压印技术包括采用热压印或者紫外光固化压印等以刚性模板和衬底为组合的纳米压印技术。
[0012]本发明的工作原理为:利用超声波作为机械波的物理特性，当对模板施加超声波时，由于刚性模板和柔性压印胶层之间的弹性模量相差很大，所以模板和胶层对超声波的吸收能力是不同的，从而超声波会对这两种材料产生完全不同的作用效果，进而引起模板和胶层产生不同的振动而造成相对位移，模板和胶层的相对位移会使模板和胶层之间的黏聚力大幅下降或变为零，极小的脱模力就可以实现模板和胶层的分离，并获得零缺陷的纳米结构图案。
【附图说明】
[0013]图1为本发明纳米压印技术过程中脱模方法的结构示意图。其中(1)超声波发射装置；(2)模板；(3)压印胶层;(4)衬底。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本发明作进一步描述。
[0015]本发明以纳米热压印技术过程中超声波辅助脱模为具体实施例。
[0016]参见图1所示，一种纳米热压印技术过程中超声波辅助脱模方法，先将纳米压印聚合物涂覆于衬底上，加热使其熔融、软化，形成压印胶层3 ;然后将模板2压入压印胶层3 ;待压印胶层3固化定型后，在模板2上部利用超声波发射装置1向模板2发射超声波，以辅助模板2和成型的压印胶层3分离，移去模板2，完成脱模过程。
[0017]所述模板2上部超声波发射装置1所发射的超声波作用于整个脱模过程。
[0018]所述模板2是由二氧化硅为材料制成的刚性模板。刚性模板的纳米结构图案表面涂有一层高分子抗黏层。从而在压印过程中，提高模板的耐久性，增加模板的使用次数。
所述纳米压印胶层3材料为甲基丙烯酸甲酯。
[0019]所述超声波发射装置1和模板2之间是刚性连接，可以看成是一体的，在超声波发射装置1的上部施加脱模荷载，模板2和超声波发射装置1产生相同的位移，模板2脱离压印胶层3。
[0020]以上所述是本发明的一种实施方式，同样本发明还可应用于紫外光固化压印等以刚性模板和衬底为组合的纳米压印技术。应当指出:在本发明基本原理的基础上，该领域的技术人不需要付出创造性劳动就可以做出的各种改进和变形都应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种纳米压印技术过程中的脱模方法，其特征在于:先将纳米压印胶材料涂覆于衬底上，形成压印胶层；然后将模板压入压印胶层；待压印胶层固化定型后，在模板上部利用超声波发射装置向模板发射超声波，以辅助模板和压印成型的胶层分离，移去模板，完成脱模过程。2.根据权利要求1所述纳米压印技术过程中的脱模方法，其特征在于:所述模板上部超声波发生装置所发射的超声波作用于整个脱模过程。3.根据权利要求1所述纳米压印技术过程中的脱模方法，其特征在于:所述模板是由硅、二氧化硅、氧化硅、金属等硬质材料中的一种制成的刚性模板。4.根据权利要求3所述纳米压印技术过程中的脱模方法，其特征在于:所述刚性模板的纳米结构图案表面涂有一层高分子抗黏层。5.根据权利要求1所述纳米压印技术过程中的脱模方法，其特征在于:所述纳米压印胶材料为紫外光固化纳米压印胶、甲基丙烯酸甲酯中的一种。6.根据权利要求1所述纳米压印技术过程中的脱模方法，其特征在于:所述的纳米压印技术包括采用热压印或者紫外光固化压印等以刚性模板和衬底为组合的纳米压印技术。
【专利摘要】<b /><b />本发明公开了一种纳米压印技术过程中的脱模方法，先将纳米压印胶材料涂覆于衬底上，形成压印胶层；然后将模板压入压印胶层；待压印胶层固化定型后，在模板上部利用超声波发射装置向模板发射超声波，以辅助模板和压印成型的胶层分离，移去模板，完成脱模过程。本发明与现有技术相比解决了纳米压印技术脱模过程中由于模板和胶层的黏聚力而导致的已成型纳米压印结构严重变形、撕裂和脱模力过大等问题，使压印后的图案传递与光刻完全一致，并有效地降低了脱模力，大大的提高了脱模的成功率，使大规模的产业化生产成为可能。
【IPC分类】G03F7/00
【公开号】CN105319838
【申请号】CN201510378214
【发明人】王清, 马立俊, 刘华伟, 张睿, 张金涛, 郑旭
【申请人】山东科技大学
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2015年7月2日