壓印模板及其制作方法、壓印裝置、壓印方法和基板與流程

本發(fā)明涉及納米級印刷領(lǐng)域，特別涉及一種壓印模板及其制作方法、壓印裝置、壓印方法和基板。

背景技術(shù)：

納米壓印工藝是一種低成本、高效率的納米級圖案轉(zhuǎn)移技術(shù)，可避免光學光刻瓶頸，制作更小的特征尺寸。研究結(jié)果表明壓印的最小特征尺寸可以達到10nm?，F(xiàn)有的壓印技術(shù)方法主要有：抗蝕劑涂層加熱壓印、常溫紫外固化壓印、硬模壓印、軟模壓印等；其中，滾對平的壓印，簡單方便，易于量產(chǎn)化，受到人們的廣泛關(guān)注。但以配重滾輪為主的壓印部件與壓印模版之間的接觸穩(wěn)定性、及壓印力分布的均勻性比較難以控制，壓印后的殘膠量會厚薄不一，導致對后續(xù)的刻蝕圖案造成嚴重不利影響。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的是改進壓印模版的特性，使其可產(chǎn)生額外的輔助壓印力，進而提高壓印模版與壓印部件之間的接觸穩(wěn)定性和保持壓印力的均勻性，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種壓印模板，所述壓印模板的基材內(nèi)填充有導磁性納米顆粒。所述導磁性納米顆?？稍诖艌鲎饔孟庐a(chǎn)生磁性輔助壓印力，為增強所述壓印模板、配重滾輪、待壓印件之間接觸的穩(wěn)定性提供了可能。

優(yōu)選地，所述基材為二甲基硅氧烷，所述導磁性納米顆粒均勻分散于所述二甲基硅氧烷內(nèi)部。

優(yōu)選地，所述磁性納米顆粒為直徑小于或等于12納米的超順磁納米顆粒。

進一步地，所述超順磁納米顆粒為鐵鈷鎳的氧化物或者硫化物。

優(yōu)選地，所述導磁性納米顆粒的表面修飾親油性基團。

進一步地，所述親油性基團包括烷烴基；或，含有芳基、醋、醚、胺、酞胺基團的烴基；或，含有雙鍵的烴基；或，聚氧丙烯基；或，聚硅氧烷基。

本發(fā)明還提出一種壓印模板的制作方法，包括如下步驟：將導磁性納米顆粒與基材前驅(qū)體溶液混合，形成懸浮液；將所述懸浮液澆筑于納米壓印母板表面，并去除氣泡；固化所述納米壓印母板表面的懸浮液，脫模，形成壓印模板。

根據(jù)上述壓印模板，本發(fā)明還提出一種壓印裝置，與所述的壓印模板配合，以便實施壓印作業(yè)，所述壓印裝置包括適于支撐待壓印件的載臺、適于將所述壓印模板抵持于待壓印件上的配重滾輪、適于對所述壓印模板產(chǎn)生磁性輔助壓印力的磁性件；在壓印時，所述配重滾輪處于所述載臺上方，所述磁性件處于所述載臺下方，所述配重滾輪與磁性件同步水平移動。

優(yōu)選地，所述壓印裝置還包括用于固定所述壓印模板的支架，所述支架上設(shè)有便于所述壓印模板在豎向方向具有預設(shè)行程的彈性件。

本發(fā)明還提出一種壓印方法，其采用所述的壓印裝置，具體包括如下步驟：

壓印準備：將待壓印件置于所述載臺上，并于待壓印件上方預設(shè)位置處固定所述壓印模板；

壓印：所述配重滾輪于所述壓印模板上方以預設(shè)路徑滾動，以使所述壓印模板抵持于待壓印件表面；處于所述載臺下方的所述磁性件與所述配重滾輪同步水平移動，以產(chǎn)生吸引所述壓印模板的磁性輔助壓印力，使所述壓印模板上的圖案印制于所述待壓印件上。

優(yōu)選地，所述壓印裝置還包括用于固定所述壓印模板的支架，所述支架上設(shè)有便于所述壓印模板在豎向方向具有預設(shè)行程的彈性件；

所述壓印步驟之后，還包括：

脫模：所述配重滾輪與所述磁性件沿預設(shè)路徑遠離所述壓印模板時，所述壓印模板在所述彈性件作用下，以預設(shè)行程豎向運動，使所述壓印模板與待壓印件分離。

本發(fā)明還提出一種基板，其采用所述的壓印方法印制而成。

本發(fā)明的有益效果如下：

1、本發(fā)明的壓印模板帶有導磁性納米顆粒，可在磁場作用下產(chǎn)生磁性輔助壓印力，為提高所述壓印模板、壓印部件與待壓印件之間接觸的穩(wěn)定性提供了便利，進而可更準確地控制壓印力的均勻性；同時，本發(fā)明還為這種壓印模板提供了具體的制作方法。

2、本發(fā)明的壓印裝置與所述壓印模板相配合，使配重滾輪于壓印模板上方滾壓產(chǎn)生壓印力，同時磁性件在載臺下方對壓印模板產(chǎn)生同向同步的磁性吸引力，以形成輔助壓印力；且通過設(shè)置彈性件，可實現(xiàn)壓印后的自動脫模，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單實用。

3、本發(fā)明的壓印方法只需將待壓印件置于載臺上，并于預設(shè)位置固定壓印模板即可開始壓印，由于壓印模板與磁性件之間的磁性吸引力作用，可使配重滾輪與壓印模版的接觸更穩(wěn)定，從而優(yōu)化壓印后形成的基板的殘膠量問題，進而使印刷出的基板在后續(xù)刻蝕工藝中形成更精準的圖案。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述壓印模板的優(yōu)選實施例結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明所述壓印模板的制作方法中澆筑狀態(tài)的示意圖；

圖3為本發(fā)明所述壓印模板的制作方法中澆筑后、脫模前的示意圖；

圖4為本發(fā)明所述壓印裝置的優(yōu)選實施例結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明所述壓印模板壓印出的基板結(jié)構(gòu)實施例。

標號說明：

壓印模板1，基材11，導磁性納米顆粒12，突起部13，待壓印件2，配重滾輪3,載臺4，磁性件5，支架6，彈性件7，基板8，母板9。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明提出一種壓印模板1，如圖1所示的優(yōu)選實施例，所述壓印模板1的基材11內(nèi)填充有導磁性納米顆粒12。使用時，將壓印模板1帶有圖案的一面抵持于待壓印件2的表面，并施加一定的壓印力，即可將突起部13對應的圖案壓印于待壓印件2表面。其中的導磁性納米顆粒12可在磁場的作用下產(chǎn)生與壓印力方向一致的輔助壓印力，以保持壓印模板1與待壓印件2之間的穩(wěn)定接觸和對壓印力的精確控制，進而為提高壓印效果提供了一種新的途徑。所述磁場可由磁性部件產(chǎn)生，也可由交變電場產(chǎn)生。

所述基材11的固態(tài)硬度應高于待壓印件2的硬度，以使突起部13壓入待壓印件2內(nèi)，且硬度越高更易形成清晰的壓印圖案；但壓印模板1的硬度越高，其成型的難度也相對增大。結(jié)合壓印工藝的效果及壓印模板1自身的成型工藝，所述基材11可選用現(xiàn)有的二甲基硅氧烷，簡稱pdms。pdms固化前，可通過前驅(qū)體溶液與導磁性納米顆粒12混合，混合均勻后再澆筑于納米壓印母版表面，去氣泡并固化，脫模后即形成與母版表面形狀一致的壓印模板1，再通過壓印將母版表面的圖案轉(zhuǎn)印于待壓印件2上。為保證壓印效果，混合與澆筑時，應注意使所述導磁性納米顆粒12均勻分散于所述二甲基硅氧烷內(nèi)部，以使壓印模板1產(chǎn)生均勻的輔助壓印力。

除pdms材料外，所述基材11還可選用硅基橡膠類材料、苯乙烯類熱塑性彈性體、聚氨酯類熱塑性彈性體、聚烯烴類熱塑性彈性體等。這些材料在較高溫度下將成為流體，并在壓力條件下流動，冷卻時再一次形成固體，以方便制成壓印模板1。

為使壓印模板1產(chǎn)生的輔助壓印力與常規(guī)壓印力快速配合，所述導磁性納米顆粒為超順磁納米顆粒，即帶有超順磁性的超順磁體納米顆粒。超順磁性(superparamagnetism)是指顆粒小于臨界尺寸時具有單疇結(jié)構(gòu)的鐵磁物質(zhì)，在溫度低于居里溫度且高于轉(zhuǎn)變溫度(blocktemperature)時表現(xiàn)為順磁性特點，但在外磁場作用下，其順磁性磁化率遠高于一般順磁材料的磁化率，稱為超順磁性。超順磁體沒有磁滯現(xiàn)象，當去掉外磁場后，剩磁很快消失。采用超順磁體納米顆粒后，可進一步穩(wěn)定壓印力，并可在脫模時迅速解除輔助壓印力。

絕大部分導磁性材料的顆?？s小至納米級，則成為超順磁納米粒子。所述超順磁納米顆?？蔀殍F鈷鎳的氧化物或者硫化物，例如：小分子γ-氧化鐵或四氧化三鐵納米微粒，所述超順磁納米顆粒的直徑應小于或等于12納米，以保證順磁性的所述臨界尺寸，以及在基材11內(nèi)分布的均勻性。

納米顆粒表面的活性使它們在溶液中很容易團聚在一起，形成尺寸較大的團聚體，從而對導磁性納米顆粒在基材11中分布的均勻性產(chǎn)生不利影響。為避免團聚體的不利影響，通過化學反應，可在所述導磁性納米顆粒12的表面修飾親油性基團，可使其均勻地分散于前驅(qū)體溶液中，進而在澆筑和固化后，所述導磁性納米顆粒12均勻地分散于基材11內(nèi)，從而在壓印過程中保持穩(wěn)定的磁性輔助壓印力。

進一步地，所述親油性基團優(yōu)選地可以包括烷烴基；或，含有芳基、醋、醚、胺、酞胺基團的烴基；或，含有雙鍵的烴基；或，聚氧丙烯基；或，聚硅氧烷基。

根據(jù)上述壓印模板的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明還提出一種所述壓印模板的制作方法，如圖2和圖3所示，包括如下步驟：將導磁性納米顆粒12與基材前驅(qū)體溶液混合，形成懸浮液；將所述懸浮液澆筑于納米壓印母板9表面，并去除氣泡，如圖2所示；固化所述納米壓印母板9表面的懸浮液，脫模，形成圖1所示的壓印模板1。其中，將導磁性納米顆粒12與基材前驅(qū)體溶液混合時，應盡量混合均勻并使導磁性納米顆粒12分散均勻。當導磁性納米顆粒12為超順磁納米顆粒，基材11為pdms時，由于超順磁納米顆粒自身的特性，其很容易懸浮于pdms前驅(qū)體溶液中，不易沉降。

所述懸浮液澆筑于母板9表面后，通過多次滾壓或按壓，使懸浮液充分進入所述母版9的凹槽內(nèi)，以形成與母版9對應的圖案，并在母版9的上表面形成平整的平面，如圖3所示。制成壓印模板1的大致形狀之后、固化之前，應通過真空干燥箱進一步去除氣泡。去除氣泡的具體方式可以為：將圖3所示的母版9與壓印模板1置于真空干燥箱抽真空-從真空干燥箱內(nèi)取出靜置等待氣泡消去-再置于真空干燥箱抽真空-再從真空干燥箱內(nèi)取出靜置等待氣泡消去……如此反復若干次，可達到良好的去氣泡效果。去除氣泡后，再根據(jù)基材11的材料選擇合適的固化方式；若選用pdms作為超順磁納米顆粒的基材，則采用加熱使其固化。固化后，將壓印模板1自母版9上脫模，形成含有導磁性米顆粒的壓印模版1。

為實施壓印過程，本發(fā)明還提出一種壓印裝置，如圖4所示的優(yōu)選實施例，其與所述的壓印模板1配合，以便實施壓印作業(yè)；所述壓印裝置包括適于支撐待壓印2的載臺4、適于將所述壓印模板1抵持于待壓印件2上的配重滾輪3、適于對所述壓印模板1產(chǎn)生磁性輔助壓印力的磁性件5；在壓印時，所述配重滾輪3處于所述載臺4上方，所述磁性件5處于所述載臺4下方，所述配重滾輪3與磁性件5同步水平移動。

下面以圖4的優(yōu)選實施例為例，描述配重滾輪3運動過程中的受力：當配重滾輪3沿圖示方位從左向右滾動時，載臺4下方的磁性件5與配重滾輪3同步從左向右水平移動，以使磁性件5與其正上方的、壓印模板1內(nèi)的導磁性納米顆粒12產(chǎn)生磁性吸引力，從而使壓印模板1同時受到配重滾輪3的壓印力與向下的磁性輔助壓印力；進而將壓印模板1的壓印面從左至右的依次壓印于待壓印件2上，形成完整的壓印圖案。所述磁性輔助壓印力可使配重滾輪3在滾動過程中，與壓印模板1、待壓印件2之間的接觸更穩(wěn)定，壓印力更易于控制。

所述的磁性件5可以為平面、滾輪或其它立體形狀，只需使壓印模板1產(chǎn)生與配重滾輪3方向一致的輔助壓印力即可；所述輔助壓印力的大小可根據(jù)具體情況而定。在該實施例中，所述磁性件5為磁性滾輪，與配重滾輪3保持同步水平滾動，以使磁性輔助壓印力的方向與配重滾輪3的壓印力方向大致一致。

在圖4所示的優(yōu)選實施例中，所述壓印裝置還包括用于固定所述壓印模板1的支架6，所述支架6上設(shè)有便于所述壓印模板1在豎向方向具有預設(shè)行程的彈性件7。該彈性件7在豎向方向上的預設(shè)行程，可使壓印模板1在受到向下的壓印力和輔助壓印力時，以預設(shè)行程向下運動；壓印完成后，壓印力和輔助壓印力小于彈性件7的回彈力，彈性件7的豎向的回彈力作用下，向上彈起，同時帶動壓印模板1向上運動，從而使壓印模板1從壓印好的待壓印件2上自動脫模。所述彈性件可以為橡膠件、彈簧等；從其實現(xiàn)的功能考慮，也可進一步設(shè)計為可上下運動的氣缸活塞、機械部件等。

圖4示出了一種彈性件7為彈簧的具體實施例。支架6為兩組，對稱地固設(shè)于載臺4兩端，且其內(nèi)側(cè)分別設(shè)置有彈簧作為彈性件7；彈簧的下端固定，上端可在豎向方向上運動，并分別與壓印模板1的兩端連接。壓印時，彈簧在壓印力和輔助壓印力作用下被壓縮，使壓印模板1與待壓印件2接觸并壓印；壓印完畢時，配重滾輪3和磁性件5遠離壓印模板1，壓印力和輔助壓印力小于彈簧的回彈力，彈簧在回彈力作用下向上伸長，從而帶動壓印模板1向上抬起，自所述待壓印件2上脫離。

由于壓印模板1具有一定的長度和韌性，加之在具體壓印過程中，配重滾輪3的滾壓位置變化，兩端的彈簧可分別受力，產(chǎn)生不同的壓縮量，甚至于一端的彈簧處于被壓縮狀態(tài)，另一端的彈簧處于伸長狀態(tài)。例如在圖4中，當配重滾輪3運動至壓印模板1右側(cè)時，左側(cè)的壓印完成，左側(cè)彈簧可處于伸長狀態(tài)，使壓印模板1左側(cè)逐漸抬起；右側(cè)正處于壓印狀態(tài)，故右側(cè)的彈簧處于壓縮狀態(tài)；當右側(cè)壓印完畢后，配重滾輪3和磁性件5自壓印模板1右側(cè)逐漸離去，右側(cè)彈簧才逐漸伸長，使壓印模板1的右側(cè)逐漸抬起，脫模。所述彈簧的固定高度與預設(shè)行程可根據(jù)待壓印件2的厚度、壓印深度、以及壓印模板1自身的特性參數(shù)等因素確定。

在實際應用中，壓印模板1的固定方式有多種，而并不限于圖示實施例中的兩端固定。例如，當多組壓印模板1聯(lián)合壓印時，可在載臺4中部設(shè)置彈性支撐點，以輔助支撐壓印模板1的中部位置，防止壓印模板1中部下垂引起壓印瑕疵；或可在壓印模板1四周設(shè)置支架，以更穩(wěn)定地固定壓印模板1。其壓印方向也可根據(jù)情況變動，例如斜壓或側(cè)壓等，而不限于圖示的水平壓印。

根據(jù)上述壓印裝置，本發(fā)明還提出一種壓印方法，具體包括如下步驟：

壓印準備：將待壓印件2置于所述載臺4上，并于待壓印件2上方預設(shè)位置處固定所述壓印模板1；

壓印：所述配重滾輪3于所述壓印模板1上方以預設(shè)路徑滾動，以使所述壓印模板1抵持于待壓印件2表面；處于所述載臺4下方的所述磁性件5與所述配重滾輪3同步水平移動，以產(chǎn)生吸引所述壓印模板1的磁性輔助壓印力，使所述壓印模板1上的圖案印制于所述待壓印件2上。

在壓印準備步驟中，放置待壓印件2與固定壓印模板1的順序可調(diào)，即可預先固定所述壓印模板1，再將待壓印件2移動至壓印模板1下方適合的位置。固定所述壓印模板1的預設(shè)位置可根據(jù)待壓印件2的厚度、壓印深度等因素確定。

在壓印步驟中，配重滾輪3的預設(shè)路徑可以為多個方向，也可為多次往復運動；所述磁性件5可與載臺4下方接觸，也可不接觸，但其與所述導磁性納米顆粒12之間的磁力不應被載臺4等部件所阻擋。

為方便壓印后的脫模步驟，可采用前述帶有支架6的壓印裝置進行壓印，即：所述壓印裝置可包括用于固定所述壓印模板1的支架6，所述支架6上設(shè)有便于所述壓印模板1在豎向方向具有預設(shè)行程的彈性件7；

所述壓印步驟之后，還包括：

脫模：所述配重滾輪3與所述磁性件5沿預設(shè)路徑遠離所述壓印模板1時，所述壓印模板1在所述彈性件7作用下，以預設(shè)行程豎向運動，使所述壓印模板1與待壓印件2分離。

如前所述，當配重滾輪3與磁性件5遠離壓印模板1時，配重滾輪3產(chǎn)生的壓印力與磁性件5產(chǎn)生的磁性輔助壓印力逐漸減小，直至其合力小于彈性件7的回彈力時，彈性件7開始回彈伸長，從而帶動壓印模板1豎上抬起，自所述待壓印件2上分離，完成脫模過程。

根據(jù)所述壓印方法，本發(fā)明還提出一種基板8，如圖5所示，其前述的壓印方法印制而成。其印制過程包含壓印準備、壓印步驟，也可分別包括若干次的壓印準備和壓印步驟，后續(xù)也可包括對應次數(shù)的脫模步驟，其具體步驟的組合及壓印次數(shù)的設(shè)定，可根據(jù)后續(xù)的蝕刻等工藝步驟確定。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是在本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思下，利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變換，或直接/間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域均包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。