本發明涉及納米壓印技術領域，特別是涉及一種納米壓印方法。

背景技術：

自從華裔科學家Stephen Chou于1995年提出納米壓印概念至今，納米壓印技術已經發展為科技革命中的核心納米技術之一。納米壓印技術克服了光刻技術中由于衍射導致的分辨率限制，目前分辨率已經達到了5nm以下，從而為制造小尺寸、高密度集成電路提供了有力的支持。目前，納米壓印技術已經形成了熱壓印、軟刻蝕和紫外壓印等三種主要類型。傳統的納米壓印方法，在脫模時壓印膠的剝離，導致脫模過程中容易出現模具部分損壞，增加了制造成本的同時也會導致產品出現一定的缺陷，從而降低了成品率。

技術實現要素：

基于此，有必要提供一種成品率較高且制造成本低的納米壓印方法。

一種納米壓印方法，包括步驟：提供集成模具；所述集成模具包括平面板以及緊密固定在所述平面板上的多個具有納米圖案的單元模具；提供襯底；在所述襯底表面形成光刻膠層；將所述集成模具壓在所述光刻膠層上以將單元模具上的納米圖案復制在所述光刻膠層；分離所述平面板；以及將多個單元模具逐個與所述光刻膠層分離，以完成納米圖案的轉移。

在其中一個實施例中，所述提供集成模具的步驟包括：提供模具材料；在模具材料上刻蝕出具有納米圖案的單元模具；將多個單元模具緊密固定在一個平面板上從而形成一個集成模具。

在其中一個實施例中，所述在模具材料上刻蝕出具有納米圖案的單元模具的步驟之后、所述將多個單元模具緊密固定在一個平面板上從而形成一個集成模具的步驟之前還包括步驟：對單元模具的側面進行拋光處理。

在其中一個實施例中，所述對單元模具的側面進行拋光處理的步驟中，拋光后的單元模具的側面的粗糙度小于50納米。

在其中一個實施例中，所述提供集成模具的步驟之后、所述將所述集成模具壓在所述光刻膠層上以將單元模具上的納米圖案復制在所述光刻膠層的步驟之前還包括步驟：在所述集成模具表面形成防粘連層；所述防粘連層用于防止所述集成模具與所述光刻膠層粘連。

在其中一個實施例中，所述防粘連層為烷基硅烷分子層。

在其中一個實施例中，所述在所述襯底表面形成光刻膠層的步驟中，形成的光刻膠層的厚度為10納米～500納米。

在其中一個實施例中，所述在所述襯底表面形成光刻膠層的步驟之后、所述將所述集成模具壓在所述光刻膠層上以將單元模具上的納米圖案復制在所述光刻膠層的步驟之前還包括步驟：將所述光刻膠層加熱至光刻膠的軟化溫度以上。

在其中一個實施例中，所述將所述集成模具壓在所述光刻膠層上以將單元模具上的納米圖案復制在所述光刻膠層的步驟包括：將所述集成模具以0.01兆帕斯卡～10兆帕斯卡的壓強壓在所述光刻膠層上，并保持0.1小時～1小時。

在其中一個實施例中，所述將所述集成模具壓在所述光刻膠層上以將單元模具上的納米圖案復制在所述光刻膠層的步驟之后、所述分離所述平面板的步驟之前還包括步驟：逐漸冷卻所述光刻膠層以使得所述光刻膠層的溫度低于光刻膠的玻璃化溫度。

上述納米壓印方法，采用包括多個具有納米圖案的單元模具的集成模具來實現納米圖案的轉移。在脫模過程中，先將平面板分離，然后再將多個單元模具逐個與光刻膠層分離，以最終完成納米圖案的轉移。上述納米壓印方法的脫模過程中，每個單元模具的表面應力較小，從而可以有效避免脫模過程中由于表面應力過大導致的模具損壞以及產品缺陷的問題，進而提高了產品成品率并降低了制造成本。

附圖說明

圖1為一實施例中的納米壓印方法的流程圖；

圖2為圖1中S110提供的集成模具的結構示意圖；

圖3為圖1中S110提供的集成模具的另一結構示意圖；

圖4為圖1中S110的具體流程示意圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

圖1為一實施例中納米壓印方法的流程圖，該納米壓印方法包括以下步驟：

S110，提供集成模具。

圖2為提供的集成模具的示意圖。參見圖2，集成模具包括平面板210和單元模具220。多個單元模具220緊密固定在平面板上。每個單元模具220上均形成有納米圖案230，從而使得得到的集成模具上具有完整的待轉移的目標納米圖案。圖2中的納米圖案230僅為示例，在實際中可以根據需要設置成各種圖案，如圖3所示。其中，圖3中232、234、236和238表示具有不同納米圖案的單元模具。各模具具有不同的表面形貌和功能或者大小，可以根據用戶需要進行自由組合搭配。圖2和圖3中，為體現多個單元模具220的關系，故將多個單元模具220之間的間距做了放大處理。

圖4為提供集成模具的具體流程圖，包括以下子步驟：

S310，提供模具材料。

模具材料可以為如Polydimethylsiloxane(聚二甲基硅氧烷)、PVC(聚氯乙烯)、PVA(聚乙烯醇)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)等軟模材料，也可以為二氧化硅、硅、鎳或者石英玻璃等硬模材料。

S320，在模具上刻蝕出具有納米圖案的單元模具。

單元模具的制備方法可以采用極紫外光刻蝕、電子束刻蝕、離子束刻蝕或者采用傳統機械方法制備得到。在本實施例中，在得到單元模具后還會對單元模具的側面進行拋光，使得側面的表面粗糙度小于50nm。通過降低單元模具的側面粗糙度，有利于單元模具在平面板上的拼接，提高使用面積。

S330，將多個單元模具緊密固定在一個平面板上從而形成一個集成模具。

可以采用背面涂布磁性材料的方式將單元模具固定在平面板上。平面板的材料采用金屬鎳或者陶瓷。可以理解，也采用本領域其他常用的固定方式對單元模具進行固定。在本實施例中，在形成集成模具之后，還會在集成模具的表面(用于與光刻膠層壓合的一面)涂覆防粘連層。防粘連層用于防止脫模時集成模具與光刻膠層中的光刻膠粘接，以確保單元模具在脫模時不易損壞，進而降低產品缺陷，提高產品的成品率并降低制造成本。具體地，防粘連層可以為烷基硅烷分子層。

S120，提供襯底。

襯底作為待制備器件的基體，其材料可以根據需要進行設定。

S130，在襯底表面形成光刻膠層。

在襯底表面旋涂一層厚度為50nm～500nm的聚合物，形成均勻的光刻膠層。聚合物可以為PVA(聚乙烯醇)或者PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)。

S140，將集成模具壓在光刻膠層上以將單元模具上的納米圖案復制在光刻膠層上。

在本實施例中，在將集成模具壓在光刻膠上時，會先對光刻膠層進行加熱。將光刻膠層加熱至光刻膠的軟化溫度以上，以使得光刻膠軟化。在光刻膠軟化后，將集成模具以0.01～10Mpa的壓強壓在光刻膠上，并保持0.1～1h，以使得集成模具上的圖案完全復制到光刻膠上。

S150，分離平面板。

在集成模具上的圖案完全復制到光刻膠上后，開始逐漸冷卻光刻膠層以使得光刻膠層的溫度低于光刻膠的玻璃化溫度。然后，將平面板從集成模具上分離開。

S160，將多個單元模具逐個與光刻膠層分離，以完成納米圖案的轉移。

在將平面板分離后，采用剝離的方法將多個單元模具逐個與光刻膠分離，從而逐個釋放單元模具，最終實現納米圖案的轉移。

上述納米壓印方法，采用包括多個具有納米圖案的單元模具的集成模具來實現納米圖案的轉移。在脫模過程中，先將平面板分離，然后再將多個單元模具逐個與光刻膠層分離，以最終完成納米圖案的轉移。上述納米壓印方法的脫模過程中，每個單元模具的表面應力較小，從而可以有效避免脫模過程中由于表面應力過大導致的模具損壞以及產品缺陷的問題，進而提高了產品成品率并降低了制造成本。上述納米壓印方法尤其適合用于大面積的壓印過程中。

下面結合一具體實施例對上述納米壓印方法做進一步的詳細說明。

首先，采用高分辨率的電子束，在面積為20×20mm²的硅片上刻蝕方形的單元模具。對單元模具四周的側面進行拋光，使得側面的表面粗糙度的小于50nm。將5×5塊這樣的單元模具緊密地組合在一個平面板上，形成一塊面積為100×100mm²的集成模具。圖2中為2×2的集成模具的立體示意圖。為了防止脫模時模具與襯底上的光刻膠粘連，在集成模具的表面形成烷基硅烷分子層，并將集成模具裝到納米壓印機上。

接著，在平面襯底上旋涂一層厚度約為200nm的PMMA，形成均勻的光刻膠層。把光刻膠加熱到180℃，使其軟化。將得到的集成模具以5Mpa的壓強壓在光刻膠上，并保持0.5h。等集成模具上的圖案已經完全轉移到光刻膠上，開始逐漸冷卻使得光刻膠溫度低于其玻璃化溫度。將平面板分離，再逐個釋放單元模具，最終實現大面積的圖案轉移。

通過上述方法壓印出來的產品圖案幾乎無缺陷，單元模具并沒損壞，重復上述方法證明，采用上述方法的成品率高于70％，有效地實現了大面積納米壓印。更多的實施例參見下表：

上表中，x表示橫單元模具的數量，y表示縱向模具的數量。通過以上多次試驗后的統計，制備出來的大面積圖案缺陷低于10％，成品率高于70％，成功地實現大面積納米壓印。該方法制備效率高，無需大面積更換模具，有效地降低維護與制備成本，從而為太陽能電池、光子晶體、液晶顯示等提供了有力的支持。

以上所述實施例的各技術特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特征的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的范圍。

以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。