CN109212898A - 一种纳米压印模板及其制作方法 - Google Patents

一种纳米压印模板及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种纳米压印模板及其制作方法，该纳米压印模板的制作方法包括：提供一基板；在所述基板上形成围墙，所述围墙所围空间形成容置槽；在所述容置槽中滴入液态光刻胶；提供两列相干光源，所述两列相干光源发生干涉，在所述液态光刻胶上形成干涉条纹，被照射到的部分液态光刻胶固化形成第一光栅结构；去除未被照射到的部分液态光刻胶；去除所述围墙，形成具有所述第一光栅结构的第一纳米压印模板。本发明中，可以方便地实现大尺寸的纳米压印模板的制作，并且纳米压印模板上的光栅结构也可以实现高深宽比。

Description

一种纳米压印模板及其制作方法
技术领域
本发明涉及纳米压印技术领域，尤其涉及一种纳米压印模板及其制作方法。
背景技术
纳米压印(NIL)技术是一种将压印模版上的图形转移到压印胶上，完成微纳图形制作的技术。与传统的光刻技术相比，纳米压印技术的图形不受光学衍射极限的限制，所以具有高的分辨率。与高精度的电子束光刻技术相比，纳米压印技术成本低，生产效率高。因而，纳米压印广泛应用于半导体加工，光电子器件中。
纳米压印模板是纳米压印工艺的关键工序，其质量直接决定了压印效果。目前的制备方法通常是在Si(硅)基底上进行电子束光刻，然后刻蚀成压印模板。但是上述制作方法存在以下问题：一是Si基底最大尺寸为12”(英寸)，无法很好的对应大尺寸的显示产品。业内通常采用的手段是进行模板无缝拼接，但拼接技术存在着拼缝大，工艺复杂的问题。二是通过干刻方式无法实现高深宽比的微纳结构。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种纳米压印模板及其制作方法，以解决现有的纳米压印模板的制作工艺中存在工艺复杂及难以实现高深宽比的微纳结构的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种纳米压印模板的制作方法，包括：
提供一基板；
在所述基板上形成围墙，所述围墙所围空间形成容置槽；
在所述容置槽中滴入液态光刻胶；
提供两列相干光源，所述两列相干光源发生干涉，在所述液态光刻胶上形成干涉条纹，被照射到的部分液态光刻胶固化形成第一光栅结构；
去除未被照射到的部分液态光刻胶；
去除所述围墙，形成具有所述第一光栅结构的第一纳米压印模板。
可选的，所述围墙的高度大于所述第一光栅结构的高度；
在所述容置槽中滴入的所述液态光刻胶的厚度等于所述第一光栅结构的厚度。
可选的，所述在所述基板上形成围墙包括：
在所述基板上涂覆光刻胶；
对所述光刻胶进行曝光并显影，形成所述围墙。
可选的，所述去除所述围墙包括：
对所述围墙进行切割去除。
可选的，所述相干光源为紫外线激光，所述液态光刻胶为紫外线固化胶。
可选的，所述去除未被照射到的部分液态光刻胶包括：
采用清洗溶剂清洗掉未被照射的液态光刻胶。
可选的，所述形成具有所述第一光栅结构的第一纳米压印模板之后还包括：
将所述第一纳米压印模板置于电铸溶液中进行电铸，所述电铸溶液含有金属离子，所述金属离子在电铸过程中被还原成金属，沉积于所述第一纳米压印模板的表面，形成第二纳米压印模板，所述第二纳米压印模板包括金属的第二光栅结构和与所述第二光栅结构一体的金属基板；
将所述第二纳米压印模板与所述第一纳米压印模板分离。
可选的，所述金属为镍。
可选的，所述形成具有所述第一光栅结构的第一纳米压印模板之后还包括：
将所述第一纳米压印模板置于刻蚀液中，以所述第一光栅结构为掩膜对所述基板进行刻蚀，去除未被所述第一光栅结构覆盖的区域的部分基板，在所述基板的表面形成第三光栅结构；
去除所述第一光栅结构，形成具有第三光栅结构的第三纳米压印模板。
本发明还提供一种纳米压印模板，采用上述制作方法制作而成。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
本发明实施例中，由于制作纳米压印模板的基板不限于Si基板，因此可以根据需要选择大尺寸的基板，实现大尺寸的纳米压印模板的制作，无需进行模板的拼接。此外，还可以方便地提高光栅结构的深宽比。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1-图6为本发明一实施例的纳米压印模板的制作方法的流程示意图；
图7和图8为本发明另一实施例的纳米压印模板的示意图；
图9为本发明又一实施例的纳米压印模板的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为解决现有的纳米压印模板的制作工艺中存在工艺复杂及难以实现高深宽比的微纳结构的问题，请参考图1-图6，本发明实施例一种纳米压印模板的制作方法，该纳米压印模板的制作方法包括：
步骤S11：参考图1，提供一基板101；
所述基板101可以为玻璃基板、塑料基板或者其他材质的基板，所述基板的尺寸可以根据需求选择。
步骤S12：再次参考图1，在所述基板101上形成围墙102，所述围墙102所围空间形成容置槽；
步骤S13：参考图2，在所述容置槽中滴入液态光刻胶103；
步骤S14：参考图3和图4，提供两列相干光源，所述两列相干光源发生干涉，在所述液态光刻胶103上形成干涉条纹，被照射到的部分液态光刻胶103固化形成第一光栅结构103a；
本发明实施例中，利用光的干涉原理，提供两列相干光源，所述两列相干光源的频率相同，相位差恒定，振动方向一致。两列相干光源发生干涉，在液态光刻胶103上产生明暗相间的干涉条纹，被明条纹照射到的部分液态光刻胶103固化形成第一光栅结构103a。
所述第一光栅结构103的周期取决于干涉条纹的明条纹和暗条纹之间的间距，干涉条纹的明条纹和暗条纹之间的间距由相干光源的相位差决定。
所述第一光栅结构103的深宽比取决于滴入的液态光刻胶103的厚度以及相干光源的固化能量，当厚度增加，和/或，固化时间正常，可以提高第一光栅结构103的深宽比。
请参考图3，本发明实施例中，从所述基板101的形成围墙102的一侧(即图3中基板101上侧)照射液态光刻胶103。在本发明的其他一些实施例中，当基板101为透镜基板时，也可以从基板101的另一侧(即图3中基板101的下侧)照射液态光刻胶103。当所需形成的第一光栅结构的高度要求较高时，也可以从基板101的两侧同时照射液态光刻胶103。
步骤S15：参考图5，去除未被照射到的部分液态光刻胶；
步骤S16：参考图6，去除所述围墙，形成具有所述第一光栅结构103a的第一纳米压印模板。
本发明实施例中，由于制作纳米压印模板的基板不限于Si基板，因此可以根据需要选择大尺寸的基板，实现大尺寸的纳米压印模板的制作，无需进行模板的拼接。此外，还可以方便地提高光栅结构的深宽比。
本发明实施例中，所述围墙102的高度大于所述第一光栅结构103a的高度，从而避免滴胶时外溢。
本发明实施例中，在所述容置槽中滴入的所述液态光刻胶103的厚度等于所述第一光栅结构103a的厚度。
本发明实施例中，所述围墙102可以采用多种类型的材料制成。例如，在本发明的一些实施例中，所述围墙102采用光刻胶制成，从而便于去除。
即，上述步骤S12中，在所述基板上形成围墙可以包括：
步骤S121：在所述基板上涂覆光刻胶；
步骤S122：对所述光刻胶进行曝光并显影，形成所述围墙。
本发明实施例中，上述步骤S16中，可以通过多种方式去除所述围墙，例如对所述围墙进行切割去除。
本发明实施例中，优选的，所述相干光源为紫外线激光，所述液态光刻胶为紫外线固化胶，当然，在本发明的其他一些实施例中，也可以采用其他类型的激光和固化胶。
本发明实施例中，上述步骤S15中，可以采用清洗溶剂清洗掉未被照射的液态光刻胶。当液态光敏胶为紫外线固化胶时，所述清洗溶剂例如可以为PGMEA(丙二醇甲醚乙酸酯)或IPA(异丙醇)等，该些溶剂能够溶解液态的紫外线固化。
本发明的上述实施例中，可以形成具有第一光栅结构的第一纳米压印模板，第一光栅结构采用光刻胶形成，光刻胶的硬度较低，在反复使用第一纳米压印模板时，有可能会造成第一光栅结构损伤，降低纳米压印模板的寿命。
为解决光刻胶制成的纳米压印模板容易损伤的问题，在本发明的一些实施例中，请参考图7和图8，在形成具有所述第一光栅结构的第一纳米压印模板之后还可以包括：
步骤S17A1：将所述第一纳米压印模板置于电铸溶液中进行电铸，所述电铸溶液含有金属离子，所述金属离子在电铸过程中被还原成金属，沉积于所述第一纳米压印模板的表面，形成第二纳米压印模板301，所述第二纳米压印模板301包括金属的第二光栅结构和与所述第二光栅结构一体的金属基板；
步骤S17A3：将所述第二纳米压印模板与所述第一纳米压印模板分离。
本发明实施例中，将第一纳米压印模板置于电铸溶液中，采用电铸工艺，在所述第一纳米压印模板的表面沉积金属，金属在第一纳米压印模板上生长，形成金属的第二光栅结构和与所述第二光栅结构一体的金属基板，金属的第二光栅结构和与所述第二光栅结构一体的金属基板构成第二纳米压印模板301。
本发明实施例中，由于第二纳米压印模板301是由金属沉积而成，硬度较高，在使用过程中不容易损坏，寿命较长。
本发明实施例中，可选的，所述金属为镍，电铸镍具有较高的强度和硬度，抗蚀性良好。
为解决光刻胶制成的纳米压印模板容易损伤的问题，在本发明的另外一些实施例中，在形成具有所述第一光栅结构的第一纳米压印模板之后还可以包括：
步骤S17B1：将所述第一纳米压印模板置于刻蚀液中，以所述第一光栅结构为掩膜对所述基板进行刻蚀，去除未被所述第一光栅结构覆盖的区域的部分基板，在所述基板的表面形成第三光栅结构；
步骤S17B2：去除所述第一光栅结构，形成具有第三光栅结构的第三纳米压印模板401，请参考图9。
本发明实施例中，优选地，所述基板为玻璃基板，所述刻蚀液为玻璃刻蚀液。
本发明实施例中，纳米压印模板的光栅结构由基板自身形成，基板所使用材料的硬度较高，在使用过程中不容易损坏，寿命较长。
本发明实施例还提供一种纳米压印模板，采用上述任一实施例的制作方法制作而成。
除非另作定义，本发明中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种纳米压印模板的制作方法，其特征在于，包括：
提供一基板；
在所述基板上形成围墙，所述围墙所围空间形成容置槽；
在所述容置槽中滴入液态光刻胶；
提供两列相干光源，所述两列相干光源发生干涉，在所述液态光刻胶上形成干涉条纹，被照射到的部分液态光刻胶固化形成第一光栅结构；
去除未被照射到的部分液态光刻胶；
去除所述围墙，形成具有所述第一光栅结构的第一纳米压印模板。
2.如权利要求1所述的纳米压印模板的制作方法，其特征在于，
所述围墙的高度大于所述第一光栅结构的高度；
在所述容置槽中滴入的所述液态光刻胶的厚度等于所述第一光栅结构的厚度。
3.如权利要求1所述的纳米压印模板的制作方法，其特征在于，所述在所述基板上形成围墙包括：
在所述基板上涂覆光刻胶；
对所述光刻胶进行曝光并显影，形成所述围墙。
4.如权利要求1或3所述的纳米压印模板的制作方法，其特征在于，所述去除所述围墙包括：
对所述围墙进行切割去除。
5.如权利要求1所述的纳米压印模板的制作方法，其特征在于，所述相干光源为紫外线激光，所述液态光刻胶为紫外线固化胶。
6.如权利要求1所述的纳米压印模板的制作方法，其特征在于，所述去除未被照射到的部分液态光刻胶包括：
采用清洗溶剂清洗掉未被照射的液态光刻胶。
7.如权利要求1所述的纳米压印模板的制作方法，其特征在于，所述形成具有所述第一光栅结构的第一纳米压印模板之后还包括：
将所述第一纳米压印模板置于电铸溶液中进行电铸，所述电铸溶液含有金属离子，所述金属离子在电铸过程中被还原成金属，沉积于所述第一纳米压印模板的表面，形成第二纳米压印模板，所述第二纳米压印模板包括金属的第二光栅结构和与所述第二光栅结构一体的金属基板；
将所述第二纳米压印模板与所述第一纳米压印模板分离。
8.如权利要求7所述的纳米压印模板的制作方法，其特征在于，所述金属为镍。
9.如权利要求1所述的纳米压印模板的制作方法，其特征在于，所述形成具有所述第一光栅结构的第一纳米压印模板之后还包括：
将所述第一纳米压印模板置于刻蚀液中，以所述第一光栅结构为掩膜对所述基板进行刻蚀，去除未被所述第一光栅结构覆盖的区域的部分基板，在所述基板的表面形成第三光栅结构；
去除所述第一光栅结构，形成具有第三光栅结构的第三纳米压印模板。
10.一种纳米压印模板，其特征在于，采用如权利要求1-9任一项所述的制作方法制作而成。
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