[发明专利]在基材上施加材料的方法

说明书

本发明涉及在基材上施加材料，优选地材料的图案，的方法。

在过去十年中，软平版印刷术(soft lithography)已经发展成用于化学 制造微米结构和纳米结构表面的通用技术[1，2]。在总起来被称作软平版 印刷术的数种技术中，微接触印刷术(μCP)已经成为最常用的方法[1]。 此技术最初是为转移有机分子而开发的[3]，但后来也被广泛用于转移生 物分子如蛋白质[4]。

在μCP中起初聚二甲基硅氧烷(PDMS)被用作压模(stamp)材料。由于 在压模和目标基材之间的小杨氏模量共形接触，很容易实现用于成功图 案转移的先决条件。然而，软材料的缺点在于被称为拼页(pairing)、翘 曲、流挂(sagging)或图案完全坍塌的变形[5]。PDMS的杨氏模量为大约 1MPa，因此并不允许转移尺寸低于200nm的图案。人们研究了其它PDMS 混合物，以使其更硬并由此提高分辨率[6]。所谓的h-PDMS的杨氏模量 为约8MPa，使得可以转移特征尺寸小至80nm的标准图案(quadratic pattern)。具有这些临界尺寸的线结构未能证实。此外，人们还研究了更 硬的材料如聚烯烃，例如Affinity[7]或嵌段共聚物SBS(聚(苯乙烯-嵌段- 丁二烯-嵌段-苯乙烯)或SEBS(聚(苯乙烯-嵌段-乙烯-共-丁烯-嵌段-苯乙 烯))[8]。它们的杨氏模量为约45MPa，和允许转移100nm的线。但是， 转移图案的质量遭受流挂效果。

被用于转移金属及其它固体如CNT的另一转移法领域为纳米转移 印刷(nTP)[9，10]。其中，金属薄层被蒸镀到图案化的弹性体压模上，所 述图案化的弹性体压模已经通过向图案化的Si晶片上滴铸(drop casting) 聚二甲基硅氧烷(PDMS)制造。使蒸镀的金属层与基材上的有机层产生共 形接触。由于金属-有机界面处的化学键形成，金属-有机粘合比金属 -PDMS粘合强，金属层被从PDMS压模转移到有机层上。通过纳米转移 印刷进行的金属转移遭受与微接触印刷时的软压模相同的缺陷。

聚合物压模的制备以及随后有机和无机结构的微接触印刷技术已 经得到了发展。对于好的图案转移来说，关键的是基材与压模之间的共 形接触。不同杨氏模量的聚合物已被用于在小面积上转移临界尺寸小 至～75nm的有机分子(蛋白质和链烷硫醇)和无机材料的图案。对于临界 尺寸低于100nm的图案转移，要求有硬的基材和硬的压模材料，至少就 它们的接触表面而言是硬的。

US6,482,742[11]和Tan等人[12]公开了压印平版印刷(imprint lithography)方法，涉及使用流体压力来将模子压制成基材负载的膜。根 据此方法，该模子和/或基材是充分柔性的以在该流体压力下提供大面积 的接触。其强调了，为用于此方法，基材和模自都需要具有充分的挠性 和揉曲性。

然而，现有技术的工艺都不允许并不能保证实现硬表面之间的共形 接触。因此，本发明的目的在于提供能够用于在印刷过程中使用硬表面 的方法。此外，本发明的目的在于提供允许使用硬表面以便能够转移材 料、优选地尺寸≤30nm的图案化材料，的方法。本发明的目的还在于提 供保证在大面积上均匀印刷的方法。

本发明的目的通过在基材上施加材料、优选地材料图案，的方法达 到，其包括步骤：

a)提供具有第一表面的第一基材，

b)提供具有第二表面、优选地图案化表面，的第二基材，所述第二 基材的杨氏模量≥100MPa，

c)提供待施加到、优选地图案化在所述第一表面上的材料，和将所 述材料施加在所述第二表面上，

d)通过使所述第一表面与所述第二表面产生接触，制造所述第一基 材与所述第二基材的组件，其中所述材料被夹在所述表面之间，所述组 件包括设置在所述第一和所述第二基材之间的容积，

e)在所述组件上施加第一压力条件从而在所述容积内建立起第一压 力条件，和

f)封闭所述容积，

g)在所述组件上施加第二压力条件，其中所述第二压力条件涉及比 所述第一压力条件更高的压力，由此使所述第一表面与所述第二表面产 生共形接触，从而将所述材料优选地所述材料的图案施加在所述第一表 面上。

在优选实施方案中，是所述第二表面具有杨氏模量≥100MPa。

优选地，本发明的方法进一步包括以下步骤：