本發(fā)明涉及納米級印刷領域，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：

納米壓印工藝是一種低成本、高效率的納米級圖案轉移技術，可避免光學光刻瓶頸，制作更小的特征尺寸。研究結果表明壓印的最小特征尺寸可以達到10nm。現有的壓印技術方法主要有：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，易于量產化，受到人們的廣泛關注。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。

技術實現要素：

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)明的技術方案如下：

一種壓印模板，所述壓印模板的基材內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，所述支架上設有便于所述壓印模板在豎向方向具有預設行程的彈性件。

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位置處固定所述壓印模板；

壓?。核雠渲貪L輪于所述壓印模板上方以預設路徑滾動，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，所述支架上設有便于所述壓印模板在豎向方向具有預設行程的彈性件；

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生壓印力，同時磁性件在載臺下方對壓印模板產生同向同步的磁性吸引力，以形成輔助壓印力；且通過設置彈性件，可實現壓印后的自動脫模，設備結構簡單實用。

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)選實施例結構示意圖；

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)選實施例結構示意圖；

圖5為本發(fā)明所述壓印模板壓印出的基板結構實施例。

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

下面將結合附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、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，本領域普通技術人員在沒有作出創(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生，也可由交變電場產生。

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，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可選用現有的二甲基硅氧烷，簡稱pdms。pdms固化前，可通過前驅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部，以使壓印模板1產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構的鐵磁物質，在溫度低于居里溫度且高于轉變溫度(blocktemperature)時表現為順磁性特點，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，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。

根據上述壓印模板的結構，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，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內的導磁性納米顆粒12產生磁性吸引力，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上設有便于所述壓印模板1在豎向方向具有預設行程的彈性件7。該彈性件7在豎向方向上的預設行程，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；從其實現的功能考慮，也可進一步設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，對稱地固設于載臺4兩端，且其內側分別設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??；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右側時，左側的壓印完成，左側彈簧可處于伸長狀態(tài)，使壓印模板1左側逐漸抬起；右側正處于壓印狀態(tài)，故右側的彈簧處于壓縮狀態(tài)；當右側壓印完畢后，配重滾輪3和磁性件5自壓印模板1右側逐漸離去，右側彈簧才逐漸伸長，使壓印模板1的右側逐漸抬起，脫模。所述彈簧的固定高度與預設行程可根據待壓印件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情況變動，例如斜壓或側壓等，而不限于圖示的水平壓印。

根據上述壓印裝置，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上方預設位置處固定所述壓印模板1；

壓?。核雠渲貪L輪3于所述壓印模板1上方以預設路徑滾動，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，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的預設位置可根據待壓印件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上設有便于所述壓印模板1在豎向方向具有預設行程的彈性件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產生的壓印力與磁性件5產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)也可包括對應次數的脫模步驟，其具體步驟的組合及壓印次數的設定，可根據后續(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)明構思下，利用本發(fā)明說明書及附圖內容所作的等效結構變換，或直接/間接運用在其他相關的技術領域均包括在本發(fā)明的專利保護范圍內。