[发明专利]一种基于纳米压印技术制备图形化蓝宝石衬底的方法

权利要求书

1.一种聚二甲基硅氧烷模板的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1)选取洁净的表面抛光的硅片基底，在其表面蒸发或溅射一层高纯度金属铝膜；

2)以所述硅片基底为阳极，石墨为阴极对金属铝膜进行一次阳极氧化反应，并去除氧化层，得到规则有序的氧化铝浅坑；采用电化学腐蚀的方式形成规则有序的氧化铝浅坑，所述一次阳极氧化反应所用的电解液为草酸、磷酸、硌酸或其任意两种的混合液；所述电化学腐蚀的时间为1～2h；所述一次阳极氧化反应后，使用铬酸和磷酸的混合溶液来去除所述氧化层；其中，所述铬酸和磷酸的浓度分别为5wt％、1.5wt％；

3)以所述硅片基底为阳极，石墨为阴极对金属铝膜进行二次阳极氧化反应，直至将所述金属铝膜全部氧化，得到规则有序的多孔阳极氧化铝；采用电化学腐蚀的方式形成规则有序的多孔阳极氧化铝，所述二次阳极氧化反应所用的电解液为草酸、磷酸、硌酸或其任意两种的混合液；所述电化学腐蚀的时间为2～4h；

4)以步骤3)所述的多孔阳极氧化铝为掩模对硅片基底进行干法刻蚀，将图形转移到硅片基底上，然后去除所述的多孔阳极氧化铝掩模，得到规则有序的多孔硅基底；

5)对步骤4)所述的多孔硅基底进行氟化防粘处理，然后以其作为母板，在其表面填充聚二甲基硅氧烷材料并加温固化、脱模，得到所述聚二甲基硅氧烷模板。

2.一种基于纳米压印技术制备图形化蓝宝石衬底的方法，其特征在于，包含以下步骤：

1)选取洁净的表面抛光的硅片基底，在其表面制备一层高纯度金属铝膜；

2)以所述硅片基底为阳极，石墨为阴极对金属铝膜进行一次阳极氧化反应，并去除氧化层，得到规则有序的氧化铝浅坑；采用电化学腐蚀的方式形成规则有序的氧化铝浅坑，所述一次阳极氧化反应所用的电解液为草酸、磷酸、硌酸或其任意两种的混合液；所述电化学腐蚀的时间为1～2h；所述一次阳极氧化反应后，使用铬酸和磷酸的混合溶液来去除所述氧化层；其中，所述铬酸和磷酸的浓度分别为5wt％、1.5wt％；

3)以所述硅片基底为阳极，石墨为阴极对金属铝膜进行二次阳极氧化反应，直至将所述金属铝膜全部氧化，得到规则有序的多孔阳极氧化铝；采用电化学腐蚀的方式形成规则有序的多孔阳极氧化铝，所述二次阳极氧化反应所用的电解液为草酸、磷酸、硌酸或其任意两种的混合液；所述电化学腐蚀的时间为2～4h；

4)以步骤3)所述的多孔阳极氧化铝为掩模对硅片基底进行干法刻蚀，将图形转移到硅片基底上，然后去除所述的多孔阳极氧化铝掩模，得到规则有序的多孔硅基底；

5)对步骤4)所述的多孔硅基底进行氟化防粘处理，然后以其作为母板，在其表面填充聚二甲基硅氧烷材料并加温固化、脱模，得到聚二甲基硅氧烷模板；

6)选取洁净的蓝宝石衬底，在其表面旋涂紫外纳米压印用的抗蚀剂，利用聚二甲基硅氧烷进行紫外压印、脱模，得到图形化的抗蚀剂掩模；

7)对步骤6)所述的图形化的抗蚀剂掩模进行RIE刻蚀，直至露出蓝宝石衬底，得到具有图形化抗蚀剂掩模的蓝宝石衬底；

8)对步骤7)所述的具有图形化抗蚀剂掩模的蓝宝石衬底进行刻蚀，然后去除残余的抗蚀剂掩模，并清洗蓝宝石衬底，制备得到图形化的蓝宝石衬底。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤1)中，高纯度金属铝膜可以采用电子束蒸发、磁控溅射等方法来制备；蒸发或溅射用的金属铝膜纯度需达99.99％以上。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤4)中，干法刻蚀包括感应耦合等离子刻蚀、反应离子刻蚀；所述去除多孔阳极氧化铝掩膜的方法是使用热的碱性溶液来腐蚀去除。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤5)中，所述对多孔硅基底进行氟化防粘处理的方法是在多孔硅基底表面喷涂或沉积一层含氟聚合物或表面活性剂来降低其表面能；在多孔硅基底表面填充的聚二甲基硅氧烷材料后，加温固化过程是在真空环境中进行的，在多孔硅基底一侧进行加温，直至聚合物材料受热完全固化。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤6)中，压印过程中紫外灯从聚合物模板一侧进行垂直照射，抗蚀剂经紫外曝光后固化定型。