[发明专利]一种制备柔性薄膜基底微纳米结构的充气薄膜方法

说明书

本发明公开了一种制备柔性薄膜基底微纳米结构的充气薄膜方法，本发明首先使用上下两个夹具将柔性薄膜基底夹持；然后将带有充气孔的背板固定在下夹具的下方；在接触式曝光过程中，利用通入的气体将柔性薄膜基底及其表面的光刻胶与掩模版无间隙紧密贴合，从而获得高精度的微纳米结构。与现有的直接接触式曝光制备柔性薄膜基底微纳米结构技术相比，具有薄膜基底与掩模版贴合紧密、微纳米结构线宽和深度均匀性好、工艺重复性和可靠性高等优点。

技术领域

本发明属于微纳米加工技术领域，具体涉及一种制备柔性薄膜基底微纳米结构的充气薄膜方法。

背景技术

柔性薄膜材料如聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯、三醋酸纤维素、聚乙烯醇、聚醚砜、聚醚醚酮、聚酰胺酰亚胺、改性环状聚烯烃等，具有重量轻、可弯折、化学惰性高、光学性能良好、成本较低等优点，因此作为基底材料被广泛地应用到微纳米加工技术领域中。

但是在接触式曝光过程中，由于柔性薄膜基底与掩模版贴合不紧密等问题的存在，以现有技术方法制备的柔性薄膜基底微纳米结构具有不可忽视的线宽误差和深度误差，无法满足在科研、工业等方面对微纳米器件的高精度要求。因此，发展一种柔性薄膜基底上微纳米结构的高精度制备方法是迫切需要的。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是提出一种制备柔性薄膜基底微纳米结构的新方法——充气薄膜法。本发明首先使用上下两个夹具将柔性薄膜基底夹持；然后将带有充气孔的背板固定在下夹具的下方；在接触式曝光过程中，利用通入的气体将柔性薄膜基底及其表面的光刻胶与掩模版无间隙紧密贴合，从而获得高精度的微纳米结构。与现有的直接接触式曝光制备柔性薄膜基底微纳米结构技术相比，具有柔性薄膜基底与掩模版贴合紧密、微纳米结构线宽和深度均匀性好、工艺重复性和可靠性高等优点。

本发明通过以下技术方案进行实施：一种制备柔性薄膜基底微纳米结构的充气薄膜方法，包括以下步骤：

步骤(1)、利用上下两个夹具将柔性薄膜基底夹持、绷紧；

步骤(2)、在柔性薄膜基底上均匀地涂覆一层光刻胶；

步骤(3)、将带有充气孔的背板固定在下夹具的下方；

步骤(4)、取一块传统硬质掩模版，并使其与光刻胶分离一定间隙放置；

步骤(5)、通过充气孔向由上夹具、柔性薄膜基底、下夹具和背板组成的密封腔体内充入一定体积的气体，使柔性薄膜基底及其表面的光刻胶与掩模版紧密贴合；

步骤(6)、利用接触式曝光技术在紫外光的照射下进行光学曝光，将掩模版图形传递到光刻胶上；

步骤(7)、通过显影工艺获得光刻胶上的微纳米结构；

步骤(8)、利用干法刻蚀技术将光刻胶图形传递到柔性薄膜基底上。

其中，所述步骤(1)中的上夹具和下夹具利用螺钉、销钉或卡扣固定在一起时，具有夹持、绷紧薄膜的作用。

其中，所述步骤(1)中的柔性薄膜基底材料为聚酰亚胺、环氧树脂、聚氨基甲酸酯、聚二甲基硅氧烷、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、三醋酸纤维素、聚乙烯醇、聚醚砜、聚醚醚酮、聚酰胺酰亚胺、改性环状聚烯烃、聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯。

其中，所述步骤(3)中的背板可以利用螺钉、销钉或卡扣固定在下夹具的下方，且背板和上夹具、柔性薄膜基底、下夹具一起组成只有一个充气孔的密封腔体。

其中，所述步骤(3)中的充气孔可以加工在背板的底部或侧面。

其中，所述步骤(4)中的掩模版与光刻胶之间的间隙值在1-200um范围内，以保证柔性薄膜基底上的光刻胶与掩模版之间的空气能够被完全排挤出去，并保证微结构传递的位置精度。