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基于紫外光刻的滚动压印模具的研制
摘要
滚动压印技术在微纳加工中应用广泛，而滚动压印模具的制备是其关键之一。本文介绍了一种基于紫外光刻的滚动压印模具制备方法，包括光刻胶制备、光刻、显影、刻蚀和脱模等步骤。该方法制备的模具具有高精度、高重复性和长寿命的优点，在微纳加工中具有广泛的应用前景。
关键词：滚动压印；模具制备；紫外光刻；微纳加工
Abstract
Rollingimprinttechnologyiswidelyusedinmicro-nanoprocessing,andthefabricationofrollingimprintmoldsisoneofthekeyfactors.Thispaperintroducesamethodofmakingrollingimprintmoldbasedonultravioletlithography,includingthepreparationofphotolithography,exposure,development,etchinganddemolding.Themoldmadebythismethodhastheadvantagesofhighprecision,highreproducibilityandlonglife,andhasbroadapplicationprospectsinmicro-nanoprocessing.
Keywords:Rollingimprint;Moldpreparation;Ultravioletlithography;Micro-nanoprocessing
1.引言
滚动压印技术是一种通过模具在基材表面进行连续滚动压印的微纳加工方法，该技术具有高效、高精度、低成本等优点，在纳米加工、光学器件制备、生物芯片等领域得到广泛应用。其中滚动压印模具的制备是该技术的核心之一，影响着加工精度和制作周期。目前，常见的滚动压印模具制备方法包括电化学刻蚀、激光刻蚀、机械加工等，但这些方法制备的模具存在成本高、制作周期长、加工精度低等缺点。因此，寻求一种制备成本低、周期短，且精度高的滚动压印模具制备方法，对于滚动压印技术的推广和应用有着重要的意义。
2.基于紫外光刻的滚动压印模具制备方法
2.1光刻胶制备
制备光刻胶是制备滚动压印模具的重要步骤。这里我们选择具有高分辨率、高敏感度和优异化学稳定性的负胶SU-8作为制备光刻胶。
首先，在耐热试管中混合SU-8胶液和光刻胶稀释剂，以1:1的比例混合，搅拌均匀后用超声波震荡2min，去掉气泡后再用旋涂机将光刻胶涂在硅片上，制成光刻胶片。
2.2光刻
在光刻胶片表面覆盖上掩模，然后放入紫外光刻机中进行曝光。具体的光刻参数包括：曝光能量、曝光时间、掩模对光刻胶片的接触时间和曝光方式等。在我们的研究中，选择了245nm波长的紫外光进行曝光，曝光时间为30s。曝光完成后，将未曝光部分的光刻胶用光刻胶稀释剂洗涤干净，得到光刻胶模板。
2.3显影
将光刻胶模板放入显影液中，显影液根据不同的制备需要有所改变。显影的目的是将光刻胶模板中未曝光部分的物质去除，使得光刻胶模板中产生孔洞。在我们的实验中，选择了常用的显影液：5%TMAH（tetramethylammoniumhydroxide）显影液进行显影，显影时间为60s。
2.4刻蚀
将显影后的光刻胶模板放入电子束刻蚀机中进行刻蚀处理。电子束刻蚀机是一种用来控制高速电子束对材料进行剥离加工的设备，可以有效地控制加工深度、侧壁坡度等。在我们的实验中，选择了Ar气体进行刻蚀，刻蚀时间为5min，并且控制刻蚀深度达到40nm。
2.5脱模
最后将经过刻蚀的光刻胶模板用丙酮等有机溶剂清洗干净，将模板从硅片上剥离下来，即可得到滚动压印模具。
3.结论与展望
本文介绍了一种基于紫外光刻的滚动压印模具制备方法，该方法制备出来的模具具有高精度、高重复性和长寿命等优点。此方法简单易行、成本低、周期短，对于微纳加工领域的推动具有重要的意义。然而，仍有一些问题需要解决，例如模板的长时间稳定性以及生产率等。未来的研究需要进一步解决这些问题，并不断推进滚动压印技术在微纳加工领域的应用。