[发明专利]一种纳米压印硬模板的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硬模板的制备方法，具体涉及一种用于纳米压印的硬模板的制备方法。

背景技术

纳米压印技术是一种20世纪90年代中期出现的微纳加工、制备新技术。它是一种直接利用机械接触挤压，使被压印材料在模板和基底之间发生再分布的方法。与传统的光刻技术相比，具有分辨率高等特点；与高分辨率的聚焦离子束光刻、电子束光刻、X射线光刻等技术相比，它又有产率高、成本低、可大规模生产等特点。直接压印技术利用硬模板进行压印，相对于软模板，具有机械强度高、不易变形和可多次重复使用等特点，同时软模板的制备需要依赖对应的硬模板的制备过程，因而，硬模板的制备也是软压印技术不可或缺的组成部分。

阳极氧化铝(AAO)是一种成熟的纳米阵列结构材料，它的制备过程简单、成本低廉、微纳尺寸在一定范围可调，并且可以做到高度的规整，目前已有很成熟的制备工艺，可通过实验参数的调整获得所需的纳米孔径结构。

但目前，由于多孔阳极氧化铝柔韧性低、易碎等特点，直接将其作为模板进行大规模的纳米压印生产是不现实的，因而硬模板的制备还要依赖于常用的光刻、电子束光刻、X射线光刻和聚焦离子束光刻等技术，因此大面积生产的效率很低，代价非常昂贵。基于此，发明一种可大面积制备的价格低廉、高复用率、微纳尺寸可调的用于纳米压印的硬模板是非常有意义的。

本发明为一种基于防粘处理的模板制备工艺，脱模剂采用全氟辛基-三氯硅烷(CF₃(CF₂)₅(CH₂)₂SiCl₃)，当在阳极氧化铝(AAO)表面蒸镀一层氟辛基-三氯硅烷后，由于AAO表面的吸附作用，三氯硅烷的水合作用以及脱水反应，相邻的三氯硅烷靠的很近，在表面形成表面能很低的结构，有利于压印过程中模板与基底的分离。阳极多孔氧化铝模板比较易碎，有鉴于此，本发明的初始模板没有采用双通阳极多孔氧化铝而采用留有基底的单通阳极多孔氧化铝，同时由于阳极氧化铝很好的透光性，采用压力相对较小的紫外纳米压印技术。紫外光刻胶选择德国Microresist公司开发的mr-UVCur06光刻胶，此光刻胶的固化收缩率仅有3～6％，研究表明，如此低的收缩率对紫外纳米压印的图形复制精度的影响可以忽略，同时可获得小于10nm的压印残胶厚度，有利于后续工艺的进行；热压胶采用较常用的mr-I7030E型热压胶。近几年，自组装分子层技术在硅和石英表面获得了很好的防粘效果，因此，本发明采用硅或石英作为基底。

发明内容

本发明的内容在于提供一种能够大面积制备的价格低廉、高复用率、微纳尺寸可调的用于纳米压印硬模板的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的制备方法为：

一种纳米压印硬模板的制备方法，包括如下步骤：

(1)制备多孔阳极氧化铝AAO模板；

(2)在模板表面镀膜；

(3)制备衬底：在洁净的硅或石英表面旋涂一层光刻胶或热压胶，形成由硅基或石英基底和光刻胶或热压胶组成的衬底；

(4)将上述镀膜后的模板和衬底进行纳米压印；

(5)脱模：将上述压印处理后的模板与衬底分离，从而在所述衬底的光刻胶或热压胶上形成所述多孔阳极氧化铝AAO模板的互补图形；

(6)反应离子束蚀刻(RIE)，将上述互补图形转移到硅或石英基底上；

(7)将步骤(6)所得的硅基底或石英基底经去胶、清洗、烘干处理，即得到硅基或石英基硬模板。

本发明所述的多孔阳极氧化铝AAO模板是在0.1～0.5mol/L的草酸溶液中采用两步电化学阳极氧化法制备的，其中阳极电压为40～50V，温度为0～15℃，第一步氧化时间为2小时，第二步氧化时间为3～5分钟，经两步氧化后再在质量浓度为5％的H₃PO₄中进行扩孔处理，即得到所需尺寸的AAO模板。

本发明所述的多孔阳极氧化铝AAO模板中孔的尺寸可调。

本发明所述的孔的尺寸指孔径、孔间距和孔深度。

本发明所述的镀膜具体过程为：在一个标准大气压和常温条件下，将所述多孔阳极氧化铝AAO模板在全氟辛基-三氯硅烷的蒸汽气氛中蒸镀80～100分钟，然后在100℃条件下烘烤13～15分钟，使得在模板表面形成一层致密的有机分子层。

本发明的上述步骤(4)中的纳米压印为紫外纳米压印或热纳米压印。

本发明所述的紫外光从石英基底或模板上方正入射，紫外光强为80mw/cm²，曝光时间10～13分钟。