CN105818556A - 一种采用纳米压印工艺在基材表面加工cd纹的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种采用纳米压印工艺在基材表面加工CD纹的方法，包括如下步骤：1)制作母模、PDMS（聚二甲基硅氧烷）软模；2)涂布UV固化胶薄膜、烘烤；3)压印、UV固化、烘烤；4)刻蚀。所述方法提供一种在高精度的前提下，可加工大面积的CD纹，采用纳米压印工艺和干法或湿法刻蚀在基材表面加工出CD纹的方法。

Description

一种采用纳米压印工艺在基材表面加工CD纹的方法

技术领域

本发明属于表面处理技术领域，具体地，涉及一种采用纳米压印工艺在基材表面加工CD纹的方法。

背景技术

CD是英文CompactDisc的缩写，中文意思是“压缩光盘”，简称“光盘”，CD纹是应用精密的CD纹机在基材表面去除材料而得到的一种类似与CD光盘纹路的效果。

现有的CD纹加工方法分为三类：1)在金属材质上采用机加工（CNC机床进行精雕加工）的方法来加工CD纹；2)在硬性材质（如蓝宝石、玻璃）上，采用印刷油墨烘烤的方法来加工CD纹；3)在塑性材质（如聚碳酸酯、聚酯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯）上采用制作CD纹模具模压UV透明树脂进行固化来加工CD纹；4）在金属材料、蓝宝石和玻璃等硬性材料表面采用半导体黄光工艺和刻蚀工艺加工CD纹。

其中，对于第一种加工方法，机加工效率低，加工精度不高，无法做出纳米级别的CD纹，且只适用于对金属材料进行加工。

对于第二种加工方法，目前国内存在如下专利文献：

专利公开号：CN104626780A，该专利公开了一种具有CD纹的蓝宝石面板的加工方法，属于玻璃表面处理技术领域，为了解决现有的CD纹效果不佳和工艺复杂的问题，提供一种具有CD纹的蓝宝石面板的加工方法，该方法包括在蓝宝石面板的表面设计CD纹的线宽和线距，然后根据设计好的CD纹线宽和线距印刷相应的油墨，印刷完成后，进行烘烤，使初步形成具有CD纹的蓝宝石面板；再在表面镀上具有增强反射功能的金属氧化物膜层，然后，再在表面印刷油墨使形成主颜色层，烘烤后，得到具有CD纹的蓝宝石面板。该方法具有能够保证不会出现CD纹线条断裂等情况，且具有CD纹立体感强和完整性好的效果。然而，该专利中采用的油墨印刷在硬性材质表面，附着牢固度不够高，不能防止刮花，加工精度不高，无法做出纳米级别的CD纹。

对于第三种加工方法，CD纹模具的费用较高，模具寿命短，模压效率低，只适用于塑性材料的基材。

对于第四种加工方法，采用1：1接近式或接触曝光，CD纹线宽和线距只能做大于1um，加工面积可最大做到450mm；但如果采用4：1或5：1步进或扫描式曝光，CD纹的线宽和线距可做到最小300nm，但加工面积只能做到最大22.5mm，即纳米级的（300nm~1um）CD纹无法加工大面积（≥22.5mm）。

发明内容

为解决上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种采用纳米压印工艺在基材表面加工CD纹的方法，提供一种效率高、精度高且加工面积大的采用纳米压印工艺和刻蚀工艺在基材表面加工出CD纹的方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种采用纳米压印工艺在基材表面加工CD纹的方法，包括如下步骤：

1)制作母模、PDMS软模

根据所加工CD纹规格不同，按照CD纹面积：母模面积=1：1的比例设计、制作母模，在母模表面形成与所述CD纹相对应的CD纹图形区域，母模通常选用石英或玻璃，用母模压制PDMS软模得到具有CD纹图形的PDMS软模；

2)涂布UV固化胶薄膜、烘烤

取基材，在基材表面均匀涂布一层UV固化胶薄膜，该光阻薄膜厚度为10nm~50um；涂布完成后的基材在50~130℃温度下进行烘烤；

3)压印、UV固化、烘烤

取纳米压印设备，将步骤1)所得具有CD纹图形的PDMS软模放置于步骤2）处理后所得基材UV固化胶薄膜正上方，控制PDMS软模下降与基材充分接触并施加1~100N压力于PDMS软模，压印1~60s，打开位于PMDS软膜上方的UV灯透过PDMS软模照射基材上的UV固化胶薄膜使其固化，光照时长1s~300s，控制PDMS软模上升与基材分离，将PDMS软模上的CD纹图形转移到基材表面的UV固化胶薄膜上，将基材在50~130℃温度下进行烘烤；

4)刻蚀

在基材表面进行刻蚀处理，对未保留UV固化胶薄膜的基材表面进行刻蚀，保留UV固化胶薄膜的基材表面不被刻蚀，将步骤3)中在UV固化胶薄膜表面形成的CD纹图形转移至基材表面，在基材表面形成所述CD纹，去除保留的UV固化胶薄膜，完成所述采用纳米压印工艺在基材表面加工CD纹。

进一步，所述基材相对UV固化胶薄膜的另一面涂覆一层反光镀层，所述反光镀层材料选自油墨、树酯、紫外线固化胶、铬或镉；所述基材的材质为玻璃、石英、蓝宝石、聚氯乙烯、聚酯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯或金属片材。

另，所述CD纹同若干同心圆坏组成，每个圆环线宽相同，线宽范围为50nm~500um，每个相邻圆环之间线距相等，线距范围为50nm~500um。

另有，所述母模形状为一方形板体，材质为石英或玻璃，包括设置于中部的CD纹图形区域和位于所述CD纹图形区域外周的非图形区域，所述非图形区域表面设置有若干用于固定的标记。

再，步骤2)所述涂布方式为旋转涂布或喷雾涂布；所述UV固化胶的粘稠度为2~95。

再有，所述步骤2)、步骤3)中所述烘烤采用热板或烘箱进行烘烤，采用热板进行烘烤的温度范围50~130℃，时间为30秒~300秒；采用烘箱进行烘烤的温度范围为50~130℃，时间为1分钟~45分钟。

且，所述纳米压印设备所用UV灯的波长为365nm~435nm。

另，步骤4)所述刻蚀采用干法刻蚀或湿法刻蚀，所述干法刻蚀采用反应离子刻蚀或电感耦合等离子体刻蚀；所述湿法刻蚀采用湿式清洗台刻蚀。

另有，步骤3)所述纳米压印工艺包括但不限于：热固化纳米压印工艺、UV固化纳米压印工艺、热&UV固化纳米压印工艺、UV固化逆压印工艺、UV固化软掩膜版压印工艺、转轴连续纳米压印工艺、超声纳米压印工艺。

本发明的有益效果在于：

所述采用纳米压印工艺在基材表面加工CD纹的方法，解决了现有加工方法的CD纹容易脱落和效果不佳的问题，提供一种采用半导体工艺，通过涂胶、压印、刻蚀在基材表面加工CD纹的方法，将基材表面直接加工出现CD纹，CD纹的材质为基材自身材质，且加工方法属于半导体级别精密加工，因此可以最小做到纳米级的CD纹线宽和线距，其可以加工到的最小线宽为50nm，最小线距为50nm，在保证最小线宽和线距的同时，最大加工面积可达450mm，具有保证不出现CD纹线条断裂和脱落等情况，具有CD纹坚固且不易损伤、眩光效果好和立体感强特性，而且可适用于金属材料、蓝宝石和玻璃等硬性材料表面，适用范围广。

附图说明

图1是本发明所提供的一种采用纳米压印工艺在基材表面加工CD纹的方法一个实施例中步骤1)制作所得石英母模或玻璃母模的侧视结构示意图；

图2是本发明所提供的一种采用纳米压印工艺在基材表面加工CD纹的方法中制作所得石英母模或玻璃母模的俯视结构示意图；

图3是本发明所提供的一种采用纳米压印工艺在基材表面加工CD纹的方法中步骤1)母模压印完成后所得PDMS软模的侧视结构示意图；

图4是本发明所提供的一种采用纳米压印工艺在基材表面加工CD纹的方法中压印所得PDMS软模的俯视结构示意图；

图5是本发明所提供的一种采用纳米压印工艺在基材表面加工CD纹的方法中步骤2)完成涂布UV固化胶薄膜的基材的侧视结构示意图；

图6是本发明所提供的一种采用纳米压印工艺在基材表面加工CD纹的方法中步骤3)中将具有CD纹图形的PDMS软模置于基材上方并控制压下的侧视结构示意图；

图7是本发明所提供的一种采用纳米压印工艺在基材表面加工CD纹的方法中步骤3)中PDMS软模以一定压力压于基材表面并UV固化的侧视结构示意图；

图8是本发明所提供的一种采用纳米压印工艺在基材表面加工CD纹的方法中加工所得具有CD纹图形的UV固化胶薄膜的侧视结构示意图；

图9是本发明所提供的一种采用纳米压印工艺在基材表面加工CD纹的方法中步骤4）中湿式清洗台湿法刻蚀的基材的侧视结构示意图；

图10是本发明所提供的一种采用纳米压印工艺在基材表面加工CD纹的方法中步骤4）中等离子体干法刻蚀的基材的侧视结构示意图；

图11是本发明所提供的一种采用纳米压印工艺在基材表面加工CD纹的方法中基材另一表面镀上反光镀层后的基材侧视结构示意图

图12是本发明所提供的一种采用纳米压印工艺在基材表面加工CD纹的方法中加工所得CD纹图案的俯视结构示意图；

图13是本发明所提供的一种采用纳米压印工艺在基材表面加工CD纹的方法流程图。

具体实施方式

参见图1~图13，本发明所述的一种采用纳米压印工艺在基材表面加工CD纹的方法，包括如下步骤：

1)制作母模、PDMS软模：

参见图1、图2和图12，根据所加工CD纹64规格不同，按照CD纹64面积：母模14面积=1：1比例设计、制作母模14，在母模14表面中部形成与所述CD纹64相对应的CD纹图形区域11，该CD纹图形区域11包括凸起区域12和凹陷区域13；

参见图3和图4，用母模14压印制作PDMS软模24，得到与母模CD纹图形区域11比例=1：1的PDMS软模CD纹图形区域21，该CD纹图形区域包括凸起区域22和凹陷区域23。

2)涂布UV固化胶、烘烤

参见图5，取基材61，在基材61表面均匀涂布一层UV固化胶薄膜31，该UV固化胶薄膜31厚度为10nm~50um；涂布完成后的基材61在50~130℃温度下进行烘烤；

其中，涂布方法有两种：1)旋转涂布，基材61吸附在可控制旋转速率的吸盘上，在基材61中心区域滴适量UV固化胶，并由吸盘按一定转速带动基材61旋转，将基材61中心的UV固化胶甩开形成均匀且膜厚一定的UV固化胶薄膜31，通过烘烤，使UV固化胶薄膜31中溶液挥发，形成胶状薄膜；2)喷雾涂布，将基材61固定在可匀速移动的合适夹具上，将UV固化胶装于可在基材61上方区域匀速移动的喷雾装置中，将UV固化胶以雾状喷下并匀速移动喷雾装置和基材夹具，控制喷雾量和两者移动速度，可在基材61上形成均匀且膜厚一定的UV固化胶薄膜31，通过烘烤，使UV固化胶薄膜中溶液挥发、形成胶状薄膜。

为使UV固化胶中溶剂挥发形成胶状薄膜，采用热板或烘箱进行烘烤：采用热板进行烘烤的温度范围50~130℃，时间为30秒~300秒；采用烘箱进行烘烤的温度范围为50~130℃，时间为1分钟~45分钟。

3)压印、UV固化、烘烤

参见图6和图7，取纳米压印设备，将步骤1)所得具有CD纹图形的PDMS软模24的图形区域21放置于纳米压印设备中于步骤2)处理后所得基材61UV固化胶薄膜31的上方，纳米压印设备控制PDMS软模24下降、或者控制基材61上升，使PDMS软模24与基材61以1~100N压力25充分接触1~60s，由于PDMS软模24图形区域21的硬度远远大于UV固化胶薄膜31，UV固化胶薄膜31受挤压后，表面形状将复制PDMS软模24图形区域21，得到保留UV固化胶薄膜的凸起区域32和被挤掉UV固化胶薄膜的凹陷区域33，打开UV灯71光照1s~300s，使受到挤压的凸起区域32充分固化，将PDMS软模24上的CD纹图形转移到基材61表面的UV固化胶薄膜31的凸起区域32上，在凸起区域32表面形成CD纹图形34，控制PDMS软模24上升、或者控制基材61下降，使PDMS软模24与基材61分离，将基材在50~130℃温度下进行烘烤。

在基材61表面得到CD纹图形34，其中凸起区域32为固化后UV固化胶薄膜，该区域的基材61被固化后的UV固化胶薄膜的凸起区域32覆盖；凹陷区域33的UV固化胶薄膜被挤掉形成凹陷区域33，该区域的基材61没有UV固化胶薄膜覆盖，如图8所示。

所述纳米压印设备所用UV灯的波长为365nm~435nm。

压印完成后为提高刻蚀选择比，对基材61用热板或烤箱进行烘烤：采用热板进行烘烤的温度范围50~130℃，时间为30秒~300秒；采用烘箱进行烘烤的温度范围为50~130℃，时间为1分钟~45分钟。

4)刻蚀

参见图9或图10，在基材61表面进行刻蚀处理，对未保留UV固化胶薄膜的凹陷区域33的基材61表面进行刻蚀，保留UV固化胶薄膜的凸起区域32的基材61表面不被刻蚀，将步骤3)中在UV固化胶薄膜凸起区域32表面形成的CD纹图形34转移至基材61表面，在基材61表面形成所述CD纹64，去除保留的UV固化胶薄膜的凸起区域32，完成所述采用刻蚀工艺在基材表面加工CD纹。

其中，参见图11，若基材为透明材质，将得到CD纹64的基材61另一表面镀上具有反光性的反光镀层81，所述反光镀层81材料选自油墨、树酯、紫外线固化胶、铬或镉，通过该反光镀层81起到增强CD纹的眩光效果的作用；不透明材质的基材不用这一步骤。

另，如图12所示，所述CD纹64由若干同心圆环62组成，每个圆环62线宽相同，线宽范围为50nm~500um，每两个相邻圆环62之间线距63相等，线距63为50nm~500um。

另有，如图2所示，所述母模14形状为一方形板体，材质为石英或玻璃，包括设置于中部的CD纹图形区域11和位于所述CD纹图形区域11外周的非图形区域16，所述非图形区域16表面间隔设置有若干对位和固定标记15。

再，步骤2)所述涂布方式为旋转涂布或喷雾涂布。

再有，所述步骤2)、步骤3)中所述烘烤采用热板或烘箱进行烘烤，采用热板进行烘烤的温度范围50~130℃，时间为30秒~300秒；采用烘箱进行烘烤的温度范围为50~130℃，时间为1分钟~45分钟。

另，步骤4)所述刻蚀采用干法刻蚀或湿法刻蚀，所述干法刻蚀采用反应离子刻蚀或电感耦合等离子体刻蚀；所述湿法刻蚀采用湿式清洗台刻蚀。

湿法刻蚀如图9所示，将基材61全部浸泡在可控制溶解基材61速率的溶液41中，被固化的UV固化胶薄膜的凸起区域32遮挡的基材62不被溶液41溶解（或刻蚀），未保留UV固化胶薄膜的凹陷区域33遮挡的基材61被溶液41以一定速率溶解，从而固化的UV固化胶薄膜的凸起区域32表面形成的CD纹图形34转移至基材61表面，在基材61表面形成所述CD纹64。

干法刻蚀如图10所示，将基材61固定在特定夹具中，载入电感耦合等离体子干法刻机反应腔室中，等离体子51以一定功率刻蚀基材61，被固化的UV固化胶薄膜的凸起区域32遮挡的遮挡区域62的基材61不被等离子体51刻蚀，未保留UV固化胶薄膜的凹陷区域33遮挡的基材61被等离体子51刻蚀，因此将固化的UV固化胶薄膜的凸起区域32表面形成的CD纹图形34转移至基材61表面，在基材61表面形成所述CD纹64。

另有，步骤3)所述纳米压印工艺包括但不限于：热固化纳米压印工艺、UV固化纳米压印工艺、热&UV固化纳米压印工艺、UV固化逆压印工艺（压印胶涂布于石英母模）、UV固化软掩膜版压印工艺、转轴连续纳米压印工艺、超声纳米压印工艺。

本发明所述所述采用纳米压印工艺在基材表面加工CD纹的方法，解决了现有加工方法的CD纹容易脱落和效果不佳的问题，提供一种采用半导体工艺，通过涂胶、压印、刻蚀在基材表面加工CD纹的方法，将基材表面直接加工出现CD纹，CD纹的材质为基材自身材质，且加工方法属于半导体级别精密加工，因此可以最小做到纳米级的CD纹线宽和线距，其可以加工到的最小线宽为50nm，最小线距为50nm，在保证最小线宽和线距的同时，最大加工面积可达450mm，具有保证不出现CD纹线条断裂和脱落等情况，具有CD纹坚固且不易损伤、眩光效果好和立体感强特性，而且可适用于金属材料、蓝宝石和玻璃等硬性材料表面，适用范围广。

需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (9)

1.一种采用纳米压印工艺在基材表面加工CD纹的方法，其特征在于，包括如下步骤：

制作母模、PDMS软模

根据所加工CD纹规格不同，按照CD纹面积：母模面积=1：1的比例设计、制作母模，在母模表面形成与所述CD纹相对应的CD纹图形区域，母模通常选用石英或玻璃，用母模压制PDMS软模得到具有CD纹图形的PDMS软模；

涂布UV固化胶薄膜、烘烤

取基材，在基材表面均匀涂布一层UV固化胶薄膜，该UV固化胶薄膜厚度为10nm~50um；涂布完成后的基材在50~130℃温度下进行烘烤；

压印、UV固化、烘烤

取纳米压印设备，将步骤1)所得具有CD纹图形的PDMS软模放置于步骤2）处理后所得基材UV固化胶薄膜正上方，控制PDMS软模下降与基材充分接触并施加1~100N压力于PDMS软模，压印1~60s，打开位于PMDS软膜上方的UV灯透过PDMS软模照射基材上的UV固化胶薄膜使其固化，光照时长1s~300s，控制PDMS软模上升与基材分离，将PDMS软模上的CD纹图形转移到基材表面的UV固化胶薄膜上，将基材在50~130℃温度下进行烘烤；

刻蚀

在基材表面进行刻蚀处理，对未保留UV固化胶薄膜的基材表面进行刻蚀，保留UV固化胶薄膜的基材表面不被刻蚀，将步骤3)中在UV固化胶薄膜表面形成的CD纹图形转移至基材表面，在基材表面形成所述CD纹，去除保留的UV固化胶薄膜，完成所述采用纳米压印工艺在基材表面加工CD纹。

2.根据权利要求1所述的一种采用纳米压印工艺在基材表面加工CD纹的方法，其特征在于，所述基材相对UV固化胶薄膜的另一面涂覆有一层反光镀层，所述反光镀层材料选自油墨、树酯、紫外线固化胶、铬或镉；所述基材的材质为玻璃、石英、蓝宝石、聚氯乙烯、聚酯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯或金属片材。

3.根据权利要求1所述的一种采用纳米压印工艺在基材表面加工CD纹的方法，其特征在于，所述CD纹由若干同心圆环组成，每个圆环线宽相同，线宽范围为50nm~500um，每两个相邻圆环之间线距相等，线距为50nm~500um。

4.根据权利要求1所述的一种采用纳米压印工艺在基材表面加工CD纹的方法，其特征在于，所述母模形状为一方形板体，材质为石英或玻璃，包括设置于中部的CD纹图形区域和位于所述CD纹图形区域外周的非图形区域，所述非图形区域表面设置有若干用于固定的标记。

5.根据权利要求1所述的一种采用纳米工艺在基材表面加工CD纹的方法，其特征在于，步骤2)所述涂布方式为旋转涂布或喷雾涂布；所述UV固化胶的粘稠度为2~95。

6.根据权利要求1所述的一种采用纳米压印工艺在基材表面加工CD纹的方法，其特征在于，所述步骤2)、步骤3)中所述烘烤采用热板或烘箱进行烘烤，采用热板进行烘烤的温度范围50~130℃，时间为30秒~300秒；采用烘箱进行烘烤的温度范围为50~130℃，时间为1分钟~45分钟。

7.根据权利要求1所述的一种采用纳米压印工艺在基材表面加工CD纹的方法，其特征在于，所述纳米压印设备所用UV灯的波长为365~435nm。

8.根据权利要求1所述的一种采用纳米压印工艺在基材表面加工CD纹的方法，其特征在于，步骤4)所述刻蚀采用干法刻蚀或湿法刻蚀，所述干法刻蚀采用反应离子刻蚀或电感耦合等离子体刻蚀；所述湿法刻蚀采用湿式清洗台刻蚀。

9.根据权利要求1所述的一种采用纳米压印工艺在基材表面加工CD纹的方法，其特征在于，步骤3)所述纳米压印工艺包括但不限于：热固化纳米压印工艺、UV固化纳米压印工艺、热&UV固化纳米压印工艺、UV固化逆压印工艺、UV固化软掩膜版压印工艺、转轴连续纳米压印工艺、超声纳米压印工艺。