CN113060939B

CN113060939B - 干刻蚀基材形成蒙砂的方法、蒙砂基材和应用

Info

Publication number: CN113060939B
Application number: CN202110274308.5A
Authority: CN
Inventors: 唐文江; 黄文�; 吴承晚
Original assignee: Lens Technology Co Ltd
Current assignee: Lens Technology Co Ltd
Priority date: 2021-03-15
Filing date: 2021-03-15
Publication date: 2023-06-27
Anticipated expiration: 2041-03-15
Also published as: CN113060939A

Abstract

本发明提供了一种干刻蚀基材形成蒙砂的方法、蒙砂基材和应用，涉及表面加工技术领域，包括：将改性紫外固化压印材料均匀涂布在清洁后的基材上，形成紫外固化压印材料层；将具有浮雕图形结构的压印模板对紫外固化压印材料层进行压印，并进行UV固化，使压印模板上的浮雕图形转印到紫外固化压印材料层上；采用干刻蚀工艺对紫外固化压印材料层和基材进行刻蚀，使微图形转移到基材上。本发明采用紫外固化层代替沉积硬掩模膜层及软模膜层，通过改进紫外固化压印材料和工艺条件，一次压印固化和一次反应离子刻蚀就可实现对不同材料的产品进行蒙砂处理，节省材料，减少工艺步骤，节约成本。

Description

干刻蚀基材形成蒙砂的方法、蒙砂基材和应用

技术领域

本发明涉及表面加工技术领域，尤其是涉及一种干刻蚀基材形成蒙砂的方法、蒙砂基材和应用。

背景技术

对基材特别是玻璃基材进行蒙砂可以提升基材的质感，或实现不同的光学效果以满足不同使用场景，以提高产品的附加值。但目前的蒙砂工艺较为繁琐，工艺不稳定，且蒙砂效果不佳。

例如，专利号CN108751730A公开了一种采用在玻璃表面沉积二氧化硅层作为硬掩模膜，然后将紫外固化聚合物材料涂布在硬掩模膜上，然后将具有凹陷的软模以压印方式压印在紫外固化聚合物层上，然后进行UV固化制作固化层，然后将软膜进行脱模，然后以反应离子刻蚀对紫外固化层进行刻蚀，然后以固化层的模型为掩膜，以感应耦合等离子体刻蚀工艺将固化层上的模型转移到硬掩模膜上，然后以硬掩膜上的模型为掩膜，以感应耦合等离子体刻蚀工艺继续刻蚀，直至在玻璃模板上形成蒙砂效果。该技术方案需要沉积二氧化硅作为硬掩模膜，涂布紫外固化聚合物材料做为软模膜层，然后分别采用三次干刻蚀工艺对固化层、硬掩模膜层和玻璃模板进行刻蚀，工艺步骤繁琐，成本高，且沉积二氧化硅工艺限制了该发明基本只能对玻璃基材进行表面加工，因为二氧化硅在非玻璃基材上的粘附性差。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种干刻蚀基材形成蒙砂的方法，工艺简单，应用领域更广泛，通过一次紫外固化压印工艺和一次刻蚀工艺可完成对多种材料蒙砂制备。

本发明的目的之二在于提供一种蒙砂基材，该微结构蒙砂基材易加工，批量生产成本低，可靠性好，具有很高的实用价值。

本发明的目的之三在于提供一种上述干刻蚀基材形成蒙砂的方法或上述蒙砂基材在制备电子产品中的应用。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种干刻蚀基材形成蒙砂的方法，包括以下步骤：

(a)将改性紫外固化压印材料均匀涂布在清洁后的基材上，形成紫外固化压印材料层；

(b)将具有浮雕图形结构的压印模板对紫外固化压印材料层进行压印，并进行UV固化，使压印模板上的浮雕图形转印到紫外固化压印材料层上，然后脱模；

(c)采用干刻蚀工艺对紫外固化压印材料层和基材进行刻蚀，使微图形转移到基材上，形成蒙砂基材；

其中，所述改性紫外固化压印材料通过以下方法制备得到：将纳米硅化合物加入到偶联剂溶液中分散均匀，然后再与紫外固化压印材料充分混合，得到改性紫外固化压印材料；纳米硅化合物占改性紫外固化压印材料的体积分数为4-5％；

刻蚀反应气体的流量范围如下：CF₄流量100-120sccm，CHF₃流量70-80sccm，O₂流量8-12sccm；基材和紫外固化压印材料层的刻蚀选择比为0.9-1.1。

进一步的，涂布为喷涂、条缝涂布或旋涂中的一种；

优选地，紫外固化压印材料层的厚度为500nm-5μm。

进一步的，所述基材包括玻璃、石英、柔性聚酰亚胺材料中的一种。

优选地，纳米硅化合物包括纳米二氧化硅、纳米碳化硅、纳米氮化硅中的一种或它们的混合物。

更为优选的，纳米硅化合物为纳米二氧化硅。

进一步的，紫外固化压印材料为丙烯酯类UV固化涂料。

进一步的，所述偶联剂为硅烷类偶联剂。

进一步的，步骤(b)中，压印的方式为滚压，压印模板包覆在滚轮上；

优选地，滚压速度为0.1-10m/min，滚压压力为500-5000N，压印间隙为-1mm-5mm；

优选地，压印模板为透明柔性聚酰亚胺压印模板或乙烯四氟乙烯压印模板。

进一步的，步骤(b)中，UV固化的紫外光能量为1-5W/cm²，波长为365nm；

优选地，UV固化的时间为2-20s。

进一步的，步骤(c)中，干刻蚀工艺采用反应离子刻蚀工艺。

进一步的，步骤(c)中，刻蚀的真空度为12-15mTorr，放电功率为50-120w。

进一步的，所述方法还包括：刻蚀后剥离残胶和清洗，形成蒙砂基材的步骤。

第二方面，本发明提供了一种蒙砂基材，包括微结构单元和基材，微结构单元制备在基材上，所述微结构单元制备在基材上采用上述方法进行加工。

第三方面，本发明提供了一种上述方法或上述蒙砂基材在制备电子产品中的应用。

本发明提供的干刻蚀基材形成蒙砂的方法、蒙砂基材和应用至少具有如下有益效果：

(1)与现有技术对比，本发明采用紫外固化层代替沉积硬掩模膜层及软模膜层，通过在工艺过程中对现有的紫外固化压印材料进行改进，并对工艺条件进行控制，实现优异的刻蚀选择比，满足用紫外固化工艺代替沉积硬掩模膜工艺及软模膜工艺(紫外固化层代替沉积硬掩模膜及软模膜层)。实现一次压印固化和一次反应离子刻蚀就可对不同材料的产品进行蒙砂处理，节省材料，减少工艺步骤，节约成本。该微结构蒙砂基材易加工，批量生产成本低，可靠性好，具有很高的实用价值。

(2)沉积硬掩模膜工艺对基材的粘附性要求高，比如二氧化硅很难沉积在柔性聚酰亚胺材料上，本发明紫外固化压印材料可涂布于玻璃、石英或柔性聚酰亚胺材料上，满足在更多材料上实现蒙砂效果，扩展蒙砂的应用领域。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种实施方式提供的压印和紫外固化示意图；

图2为本发明一种实施方式提供的干刻蚀基材形成蒙砂的方法流程图；

图3为本发明试验例JMP软件预测的氧气浓度对刻蚀选择比的影响；

图4为本发明实施例1压印固化后侧面结构的SEM照片；

图5为本发明实施例1刻蚀完成后样品截面图；

图6为本发明实施例1刻蚀完成后样品的表面微结构图；

图7为本发明试验例1中高温胶带粘贴示意图。

图标：1-基材；2-紫外固化压印材料层；3-压印模板。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

术语解释：

RIE：反应离子刻蚀，是一种离子轰击辅助的化学反应过程。

UV：紫外线。

现有形成蒙砂的方法较为繁琐，成本高，且基材具有一定选择性，一般只能在玻璃基材上进行加工，此外，目前现有技术均未对蒙砂效果的影响因素进行深入研究，未提及具体的紫外固化压印材料的性能参数及压印方法，而紫外固化压印材料的性能是决定蒙砂效果的关键之一。

据此，本发明为了克服上述现有蒙砂技术的不足，提供一种工艺简单，应用领域更广泛的蒙砂制备方法。

根据本发明的第一个方面，提供了一种干刻蚀基材形成蒙砂的方法，包括以下步骤：

改性紫外固化压印材料是在现有的紫外固化压印材料的基础上进行改进的，制备方法如下：将纳米硅化合物加入到偶联剂溶液中分散均匀，然后再与紫外固化压印材料充分混合，得到改性紫外固化压印材料；纳米硅化合物占改性紫外固化压印材料的体积分数为4-5％。

现有的紫外固化压印材料是一种低粘度(50mPa·s左右，不超过300mPa·s，例如10-300mPa·s)100％固含量的丙烯酯类UV固化涂料。可采用市售产品德国Micro Resist的mr-NIL 6000系列等。

对于压印工艺，在保持其它条件不变时，粘度越小，压印越方便，也可以得到越薄的膜厚。但是在粘度增加时，也可以通过改变其它工艺条件，如增加压力和减小速度来得到同样的膜厚。膜厚和压力、速度、粘度等关系可简单参考如下：

其中μ是粘度。

纳米硅化合物包括但不限于纳米二氧化硅、纳米碳化硅、纳米氮化硅等，优选为纳米二氧化硅。纳米硅化合物占改性紫外固化压印材料的体积分数例如为4％、4.5％、5％。

偶联剂为有机硅烷偶联剂。偶联剂目的是提升纳米二氧化硅在紫外固化压印材料分散性和相容性。

将改性后的紫外固化压印材料采用喷涂、条缝涂布、旋涂中的一种均匀涂布在完成清洗的基材上，如玻璃、石英或柔性聚酰亚胺材料上，厚度约为500nm-5μm，例如1、2、3、4μm。

本发明通过对现有的紫外固化压印材料进行改性，通过添加纳米硅化合物，使其比例在4-5％，以满足优异的刻蚀选择比(0.9-1.1)，使压印的图形可以更好的转移到待刻蚀的基材上。优异的刻蚀选择比才能使紫外固化压印材料层最终代替硬掩模膜作为抗刻蚀层。

本方案的紫外固化压印材料层，有别于常规的抗刻蚀层，它不需要与基底材料有一个很高的刻蚀选择比，而理想的刻蚀选择比在0.9-1.1：1，从而将紫外固化层上的微结构图形可靠的转移到基材上。刻蚀选择比太高或太低，如基底刻蚀速率：抗刻蚀层速率＝10：1或0.1：1，压印出来的图形就不能按原有设计的图形转移到基底上。

需要注意的是，改性紫外固化压印材料制备步骤需要在黄光区域完成，避免紫外固化材料提前曝光变质。

本发明采用涂布光阻工艺代替沉积硬掩模膜工艺，可扩展蒙砂的应用领域。

具体地，将具有浮雕图形结构的透明柔性聚酰亚胺压印模板，用滚压的方式对涂布的紫外固化压印材料进行压印，同时采用UV固化方式完成固化，使透明柔性压印模板上的浮雕图形转印到紫外固化压印材料上。

采用滚压的压印方案的优点是可以保证材料获得均匀的压力，并实现大面积的连续压印。

优选地，滚压速度为0.1-10m/min(例如1、2、3、4、5、6、7、8、9、10m/min)，滚压压力为500-5000N(例如500、1000、1500、2000、2500、3000、3500、4000、4500、5000N)，压印间隙为-1mm-5mm(例如-1、1、2、3、4、5mm)。因为压印的滚轮是柔性的橡胶，可以挤压发生形变，压印间隙的设置取决于基底的厚度和压印模板的厚度。对于厚度很薄的基底和压印模板，可以将压印间隙设置成负数，从而产生有效的间隙。

进一步优选地，滚压速度为5m/min，滚压压力为2000N，压印间隙为5mm。

优选地，UV固化的紫外光能量为1-5W/cm²，UV固化的时间为2-15s。

进一步优选地，UV固化的紫外光能量为3.5W/cm²，波长为365nm。

本发明控制基材和紫外固化压印材料层的刻蚀选择比为0.9-1.1，例如0.9、1.0或1.1，发明人在实际工作中发现，在该范围内的刻蚀选择比能够实现微结构图形的可靠转移，形成的蒙砂效果好。

需要说明的是，刻蚀选择比是指在同一刻蚀条件下一种材料与另一种材料相对刻蚀速率快慢。这里是基底刻蚀速率：抗刻蚀层速率的比值。

干刻蚀优选为反应离子刻蚀，刻蚀反应气体的流量范围如下：CF₄流量100-120sccm，CHF₃流量70-80sccm，O₂流量8-12sccm；

CF₄流量典型但非限制性的例如为100、105、110、115、120sccm；CHF₃流量典型但非限制性的例如为70、72、74、76、78、80sccm；O₂流量典型但非限制性的例如为8、9、10、11、12sccm。

各反应气体的流量选择以上范围，能获得优异的刻蚀选择比(0.9-1.1)其中，氧气对刻蚀选择比影响最大。

优选地，刻蚀的真空度为12-15mTorr，放电功率为50-120w，例如80w。

进一步的，方法还包括：刻蚀后剥离残胶和清洗，形成蒙砂基材的步骤。例如用去离子水清洗基材，风刀吹干得到蒙砂产品。

本发明在工艺过程中通过调整紫外固化材料中的纳米二氧化硅的体积比和刻蚀气体流速的工艺条件，获得了理想的刻蚀选择比，从而达到一次压印固化和一次反应离子刻蚀就可实现对玻璃、石英或柔性聚酰亚胺材料等材料进行蒙砂处理，极大的减少工艺步骤和材料的消耗，节约了成本。

以在玻璃表面进行蒙砂为例，一种典型的干刻蚀基材形成蒙砂的方法，如图2所示，包括以下步骤：

S1：玻璃基材1清洗

采用等离子体清洁，洗剂喷淋，高压喷淋，漂洗，风刀吹干，红外烘烤对玻璃进行清洗，清洗总时间为180s，可有效去除玻璃表面脏污，改善玻璃表面的粘附力。

S2：改进紫外固化压印材料

首先，在涂布前，将紫外固化材料回温到室温。然后，将纳米二氧化硅加入到偶联剂的溶液中，在超声波条件下充分搅拌均匀，使纳米二氧化硅均匀分散。最后，将搅拌均匀的纳米二氧化硅溶液和紫外固化材料混合，再充分搅拌2小时，得到改进后的紫外固化压印材料。上述步骤需要在黄光区域完成，避免紫外固化材料提前曝光变质。

S3：涂布紫外固化压印材料

将经步骤S2改善后的紫外固化压印材料采用喷涂、条缝涂布、旋涂中的一种均匀涂布在完成清洗的玻璃上，厚度约在500nm-5μm，形成紫外固化压印材料层2。

S4：压印和紫外固化

将玻璃和透明柔性压印模板3进行对位，压印模板为具有浮雕图形的透明柔性聚酰亚胺材料，压印模板包覆在滚轮上，采用滚压方式，滚压速度5m/min，压力2000N，压印间隙为5mm，压印完成后用能量为3.5W/cm²，波长为365nm的紫外光进行固化，固化时间为15s。压印和紫外固化示意图如图1所示。

S5：反应离子刻蚀

采用反应离子刻蚀工艺对完成步骤S4的玻璃进行刻蚀，将起到蒙砂效果的微图形转移到基底材料上，CF₄流量100-120sccm，CHF₃流量70-80sccm，O₂流量8-12sccm，真空度12-15mTorr，放电功率80w，使玻璃基材和紫外固化材料的刻蚀选择比维持在0.9-1.1：1。

S6：用去离子水清洗基材，风刀吹干得到蒙砂产品。

需要注意的是，对于具有特殊曲面结构的蒙砂产品，可以将该微结构图形加工在柔性衬底上，如聚酰亚胺材料上。

根据本发明的第二个方面，提供了一种蒙砂基材，包括微结构单元和基材，微结构单元制备在基材上，基材为根据目标需求进行选择的玻璃、石英或柔性聚酰亚胺材料等。所述微结构滤光单元制备在基材上采用上述紫外压印固化和反应离子刻蚀方法进行加工。

该微结构蒙砂基材易加工，批量生产成本低，可靠性好，具有很高的实用价值。

根据本发明的第三个方面，提供了一种上述方法或上述蒙砂基材在制备电子产品中的应用。

该产品可用于手机、平板电脑等电子产品的后盖，可提升产品的质感，并且经过蒙砂的基底(玻璃、石英等)可增强抗反射性能，起到防眩光的作用，同时可以减少指纹残留。

下面通过实施例对本发明作进一步说明。如无特别说明，实施例中的材料为根据现有方法制备而得，或直接从市场上购得。

实施例1

一种干刻蚀玻璃基材形成蒙砂的方法，包括以下步骤：

(1)采用等离子体清洁，洗剂喷淋，高压喷淋，漂洗，风刀吹干，红外烘烤对玻璃进行清洗，清洗总时间180s。

(2)制备改进紫外固化压印材料：首先，在涂布前，将Micro Resist的mr-NIL 6000紫外固化材料回温到室温。然后，将Nanoshel的NS30-03-341纳米二氧化硅(粒径15-20nm)加入到迈图A系列硅烷偶联剂的溶液中，在超声波条件下充分搅拌均匀，使纳米二氧化硅均匀分散。最后，将搅拌均匀的纳米二氧化硅溶液和在涂布前，将Micro Resist的mr-NIL6000紫外固化材料混合(纳米二氧化硅体积分数约4.5％)，再充分搅拌2小时，得到改进后的紫外固化压印材料。上述步骤需要在黄光区域完成，避免紫外固化材料提前曝光变质。

(3)涂布紫外固化压印材料：将步骤(2)得到改进后的紫外固化压印材料喷涂在完成清洗的玻璃上，喷涂厚度在1-2μm，形成紫外固化压印材料层。

(4)压印和紫外固化

将玻璃和透明柔性聚酰亚胺压印模板进行对位，压印模板为具有浮雕图形的透明柔性聚酰亚胺材料，它是通过热压印的方式，将磨具上的图形压印在透明柔性聚酰亚胺板材上，热压印的温度在220℃左右。压印模板包覆在滚轮上，采用滚压方式，滚压速度5m/min，压力2000N，压印间隙为5mm，压印完成后用能量为3.5W/cm²，波长为365nm的紫外光进行固化，固化时间为15s，压印固化后侧面结构的SEM照片如图4所示。

(5)反应离子刻蚀

采用反应离子刻蚀工艺对完成步骤(4)的玻璃进行刻蚀，将起到蒙砂效果的微图形转移到基底材料上，CF₄流量110sccm，CHF₃流量75sccm，O₂流量10sccm，真空度13mTorr，放电功率80w，刻蚀完成后的样品截面图(SEM照片)如图5所示，刻蚀完成后样品的表面微结构图(SEM照片)如图6所示。

(6)用去离子水清洗基材，风刀吹干得到蒙砂产品。

实施例2

一种干刻蚀玻璃基材形成蒙砂的方法，包括以下步骤：

(2)制备改进紫外固化压印材料：首先，在涂布前，将Micro Resist的mr-NIL 6000紫外固化材料回温到室温。然后，将纳米碳化硅(粒径15-20nm)加入到迈图A系列硅烷偶联剂的溶液中，在超声波条件下充分搅拌均匀，使纳米碳化硅均匀分散。最后，将搅拌均匀的纳米碳化硅溶液和在涂布前，将Micro Resist的mr-NIL 6000紫外固化材料混合(纳米碳化硅体积分数约4.5％)，再充分搅拌2小时，得到改进后的紫外固化压印材料。上述步骤需要在黄光区域完成，避免紫外固化材料提前曝光变质。

(4)压印和紫外固化

将玻璃和透明柔性乙烯四氟乙烯压印模板进行对位，压印模板为具有浮雕图形的透明柔性乙烯四氟乙烯材料，它是通过热压印的方式，将磨具上的图形压印在透明柔性乙烯四氟乙烯板材上，热压印的温度在220℃左右。压印模板包覆在滚轮上，采用滚压方式，滚压速度5m/min，压力2000N，压印间隙为5mm，压印完成后用能量为3.5W/cm²，波长为365nm的紫外光进行固化，固化时间为15s。

(5)反应离子刻蚀

采用反应离子刻蚀工艺对完成步骤(4)的玻璃进行刻蚀，将起到蒙砂效果的微图形转移到基底材料上，CF₄流量120sccm，CHF₃流量80sccm，O₂流量12sccm，真空度15mTorr，放电功率80w。

(6)用去离子水清洗基材，风刀吹干得到蒙砂产品。

实施例3

一种干刻蚀玻璃基材形成蒙砂的方法，包括以下步骤：

(2)制备改进紫外固化压印材料：首先，在涂布前，将Micro Resist的mr-NIL 6000紫外固化材料回温到室温。然后，将纳米氮化硅(粒径15-20nm)加入到迈图A系列硅烷偶联剂的溶液中，在超声波条件下充分搅拌均匀，使纳米氮化硅均匀分散。最后，将搅拌均匀的纳米氮化硅溶液和在涂布前，将Micro Resist的mr-NIL 6000紫外固化材料混合(纳米氮化硅体积分数约4.5％)，再充分搅拌2小时，得到改进后的紫外固化压印材料。上述步骤需要在黄光区域完成，避免紫外固化材料提前曝光变质。

(4)压印和紫外固化

将玻璃和透明柔性聚酰亚胺压印模板进行对位，压印模板为具有浮雕图形的透明柔性聚酰亚胺材料，它是通过热压印的方式，将磨具上的图形压印在透明柔性聚酰亚胺板材上，热压印的温度在220℃左右。压印模板包覆在滚轮上，采用滚压方式，滚压速度5m/min，压力2000N，压印间隙为5mm，压印完成后用能量为3.5W/cm²，波长为365nm的紫外光进行固化，固化时间为15s。

(5)反应离子刻蚀

采用反应离子刻蚀工艺对完成步骤(4)的玻璃进行刻蚀，将起到蒙砂效果的微图形转移到基底材料上，CF₄流量100sccm，CHF₃流量70sccm，O₂流量8sccm，真空度12mTorr，放电功率80w。

(6)用去离子水清洗基材，风刀吹干得到蒙砂产品。

试验例1不同比例的纳米二氧化硅对刻蚀速率的影响

在实施例1固定的实验条件下，改变纳米二氧化硅的体积分数，研究其对紫外固化材料和玻璃基底的刻蚀选择比的影响。

测试刻蚀速率的方法是：准备4片样品，在刻蚀前，用高温胶带黏贴在样品表面，保护一部分基板及上部抗刻蚀成不被刻蚀到，然后将样品进行不同时间的刻蚀并记录刻蚀时间，如刻蚀5min、10min、15min、20min。刻蚀完成后，取掉高温胶带，就会在边缘形成台阶。通过VK-X250仪器测试台阶高度，可分别计算抗刻蚀层和基底的刻蚀速率。

图7为高温胶带粘贴示意图。

结果如表1所示。

表1：不同纳米二氧化硅体积分数对紫外固化材料和玻璃基底的刻蚀选择比的影响

样品编号	1	2	3	4	5	6	7
								纳米二氧化硅体积分数[％]	0	1	2	3	4	5	6
刻蚀选择比	16：1	9：1	4：1	1.5：1	1.1：1	0.96：1	0.73

由实验结果可知，纳米二氧化硅体积分数4-5％时，可获得优异的刻蚀选择比(0.9-1.1)。可能的机理是添加的纳米二氧化硅充分分散于紫外固化材料中，减少反应离子刻蚀时有机聚合物的再聚合。另一个可能原因是玻璃中的主要成分也是二氧化硅，可将紫外固化材料的刻蚀性能向玻璃基底刻蚀性能转移，从而达到优异的刻蚀选择比。

试验例2不同工艺条件对刻蚀选择比的影响

在使用改进后的紫外固化压印材料(纳米二氧化硅材料体积分数为4.5％)进行涂布压印工艺(在实施例1固定的实验条件下)，改变O₂刻蚀气体流量，表2为不同的O₂刻蚀气体流量变化对紫外固化材料和玻璃基底的刻蚀选择比的影响。

表2：

可能机理是：氧气能与光刻胶反应生成一种不易分解的物质，即氧气和光刻胶中的丙烯酸乙酯反应生成2，3-环氧丙烯酸乙酯，又因2，3-环氧丙烯酸乙酯容易发生聚合反应，生成难分解的丙烯酸树脂，主要反应为：

氧气越多，氧气刻蚀光刻胶的速率越大，生成的聚合物越多，聚合物便会阻挡氧气与基底材料接触，参与刻蚀基底材料的氧气浓度相对来说会减少，因此刻蚀选择比会减小。通过调节氧气流量(刻蚀机台可以通过参数设置调整气体流量大小，控制气体流速的系统叫MFC(Mass Flow Controller))得如下结果：

图3是采用JMP软件进行预测得到的氧气浓度对刻蚀选择比的影响，预测值和实际值比较接近。

在做预测前，先要将实验数据用JMP进行分析，然后利用软件中的刻画器功能，根据之前是实验数据，模拟成模型，然后根据目标值(在本发明中，目标值是刻蚀选择比为1：1)进行预测，由预测的结果图可以看出，在氧气浓度为6.3左右(对应的氧气流量是8-12sccm)，得到的刻蚀比约为1：1。

在使用改进后的紫外固化压印材料(纳米二氧化硅材料体积分数为4.5％)进行涂布压印工艺(在实施例1固定的实验条件下)，改变CF₄刻蚀气体流量，表3为不同的CF₄刻蚀气体流量变化对紫外固化材料和玻璃基底的刻蚀选择比的影响。

表3：

CF₄作为氟系气体，能与玻璃中的主要成分SiO₂反应，CF₄刻蚀玻璃的速率与CF₄的气体流量成正比，故CF₄气体流量越大，刻蚀比就越大。表3中CF₄流量为110sccm时，有几组数据中刻蚀比较接近1：1，故CF₄流量不能太大。

在使用改进后的紫外固化压印材料(纳米二氧化硅材料体积分数为4.5％)进行涂布压印工艺(在实施例1固定的实验条件下)，改变CHF₃刻蚀气体流量，表4为不同的CHF₃刻蚀气体流量变化对紫外固化材料和玻璃基底的刻蚀选择比的影响。

表4：

碳氟化合物刻蚀SiO₂时，碳、氟比例越高，刻蚀速率越高，CHF₃中含H元素，因此与CF₄相比，对刻蚀速率及刻蚀比的影响较小，但对刻蚀比的影响效果与CF₄类似。CHF₃流量越大，刻蚀比越大，但刻蚀比变化较小，因为CHF₃分解时与玻璃表面会生成钝化层，且CHF₃分解后的H自由基与F自由基会重新结合，故刻蚀速率变化程度随着CHF₃流量的增加而变小，而刻蚀比的变化率会增大。

由上，可以看出，要获得优异的刻蚀选择比(0.9-1.1)，各反应气体的流量范围如下：CF₄流量100-120sccm，CHF₃流量70-80sccm，O₂流量8-12sccm。其中，氧气对刻蚀选择比影响最大。

试验例3制样

按照实施例1的工艺条件制作4个样片，光学数据如表5所示。

表5：

采用本发明工艺条件制作的样片蒙砂效果好，微图案清晰度和光泽度佳。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种干刻蚀基材形成蒙砂的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（a）将改性紫外固化压印材料均匀涂布在清洁后的基材上，形成紫外固化压印材料层；

（b）将具有浮雕图形结构的压印模板对紫外固化压印材料层进行压印，并进行UV固化，使压印模板上的浮雕图形转印到紫外固化压印材料层上，然后脱模；

（c）采用干刻蚀工艺对紫外固化压印材料层和基材进行刻蚀，使微图形转移到基材上，形成蒙砂基材；

其中，所述改性紫外固化压印材料通过以下方法制备得到：将纳米硅化合物加入到偶联剂溶液中分散均匀，然后再与紫外固化压印材料充分混合，得到改性紫外固化压印材料；纳米硅化合物占改性紫外固化压印材料的体积分数为4-5%；

刻蚀反应气体的流量范围如下：CF₄流量100-120sccm，CHF₃流量70-80sccm，O₂流量8-12sccm；

基材和紫外固化压印材料层的刻蚀选择比为0.9-1.1；

所述纳米硅化合物为纳米碳化硅和/或纳米氮化硅；

所述基材包括玻璃、石英、柔性聚酰亚胺材料中的一种。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（a）中，涂布为喷涂、条缝涂布或旋涂中的一种。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（a）中，紫外固化压印材料层的厚度为500nm-5μm。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（a）中，所述偶联剂为硅烷类偶联剂。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，步骤（b）中，压印的方式为滚压，压印模板包覆在滚轮上。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤（b）中，滚压速度为0.1-10m/min，滚压压力为500-5000N，压印间隙为-1mm-5mm。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤（b）中，压印模板为透明柔性聚酰亚胺压印模板或乙烯四氟乙烯压印模板。

8.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，步骤（b）中，UV固化的紫外光能量为1-5W/cm²，波长为365nm。

9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤（b）中， UV固化的时间为2-20s。

10.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，步骤（c）中，干刻蚀工艺采用反应离子刻蚀工艺。

11.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，步骤（c）中，刻蚀的真空度为12-15mTorr，放电功率为50-120w。

12.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：刻蚀后剥离残胶和清洗，形成蒙砂基材的步骤。

13.一种蒙砂基材，其特征在于，包括微结构单元和基材，微结构单元制备在基材上，所述微结构单元制备在基材上采用权利要求1-12任一项所述的方法进行加工。

14.一种权利要求1-12任一项所述的方法或权利要求13所述的蒙砂基材在制备电子产品中的应用。