CN116149133A - 压印母板和压印母板的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压印母板和压印母板的制作方法。其中，压印母板包括：母板和缓冲结构，母板的表面设置结构区和非结构区，非结构区设于结构区的侧边，结构区设置结构件；缓冲结构设于非结构区，压印母板转印形成柔性模板的转印结构时，缓冲结构用于压印形成支撑柔性模板的支撑结构。本发明的技术方案能够减少压印空隙的产生，提高纳米压印的良率。

Description

压印母板和压印母板的制作方法

技术领域

本发明涉及纳米压印技术领域，尤其涉及一种压印母板和压印母板的制作方法。

背景技术

纳米压印工艺是通过纳米压印胶辅助将图案转移到基材的微纳加工工艺，其中母模板为纳米压印工艺中的基础。但是母模板的非结构区高度通常与结构区高度相当，在通过柔性材料进行图案转移的过程中，在结构区边缘形成空隙，压印胶材无法完全填充该空隙，形成一个凹陷的纳米压印缺陷，导致纳米压印的良率降低。

发明内容

基于此，针对目前在通过柔性材料进行图案转移的过程中，在对应结构区的侧边形成压印胶无法完全填充的空隙，导致纳米压印良率降低的问题，有必要提供一种压印母板和压印母板的制作方法，旨在能够减少空隙的产生，提高纳米压印的良率。

为实现上述目的，本发明提出一种压印母板，所述压印母板包括：

母板，所述母板的表面设置结构区和非结构区，所述非结构区设于所述结构区的侧边，所述结构区设置结构件；和

缓冲结构，所述缓冲结构设于所述非结构区。

在本申请的一实施例中，所述缓冲结构包括凹槽，所述凹槽设于所述结构区的相对两侧。

在本申请的一实施例中，所述缓冲结构还包若干缓冲件，若干所述缓冲件间隔设置于所述凹槽内。

在本申请的一实施例中，若干所述缓冲件周期性的分布于所述凹槽内。

在本申请的一实施例中，所述凹槽的槽底面至所述凹槽的槽口为高度方向，所述缓冲结构包括渐变式缓冲件，所述渐变式缓冲件的高度由所述非结构区至所述结构区的方向降低。

在本申请的一实施例中，所述缓冲结构还包括若干分隔件，若干所述分隔件间隔设置于所述渐变式缓冲件的表面。

在本申请的一实施例中，所述分隔件周期性的分布于所述凹槽内。

在本申请的一实施例中，所述缓冲件和所述分隔件的周期性分布包括在长度方向上的延伸、以及在长度和宽度两个方向上的间隔设置。

在本申请的一实施例中，所述缓冲结构的高度为H₁，所述结构件的高度为H₂，则满足：0.5H₂≤H₁≤H₂。

在本申请的一实施例中，所述非结构区至所述结构区的方向为宽度方向，所述缓冲结构的宽度为D，则满足：

0.1μm≤D≤1000μm。

在本申请的一实施例中，所述结构件用于压印形成所述柔性模板的转印结构，所述压印母板转印形成所述柔性模板的转印结构时，所述缓冲结构用于压印形成支撑所述柔性模板的支撑结构。

此外，为了解决上述问题，本发明还提供一种制作方法，所述制作方法应用如上文所述的压印母板，所述制作方法包括：

在母板的表面设置光刻胶，对所述母板的结构区进行曝光，对曝光后的母板进行刻蚀，形成所述结构件；

对形成所述结构件的所述母板的表面设置光刻胶，对所述母板的非结构进行曝光，对曝光后的母板进行刻蚀，形成所述缓冲结构。

在本申请的一实施例中，所述形成所述结构件的步骤之后，包括：

对所述母板进行除胶，清除所述母板表面的光刻胶。

本发明提出的技术方案中，压印母板转印形成柔性模板，母板中的结构件转印形成柔性模板中的转印结构，通过转印结构用于将结构区的结构件转印到基材上。母板的非结构区设置缓冲结构，在压印母板转印形成柔性模板的转印结构时，缓冲结构同时转印形成支撑结构，支撑结构设置在柔性模板上。在通过柔性模板进行图案转移时，支撑结构可以将柔性模板支撑起来，减少空隙的产生。在用压印胶材进行压印时，压印胶能够顺延着支撑结构流动，减少压印缺陷的产生，提高纳米压印良率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为相关技术中的压印时的结构示意图；

图2为本发明中压印母板的第一实施例的结构示意图；

图3为本发明图2中压印母板形成的柔性模板的结构示意图；

图4为本发明中压印母板的第二实施例的结构示意图；

图5为本发明中压印母板俯视一实施例的结构示意图；

图6为本发明中压印母板俯视另一实施例的结构示意图；

图7为本发明中压印母板第二实施例的结构示意图；

图8为本发明中压印母板第三实施例的结构示意图；

图9为本发明中压印母板第四实施例的结构示意图；

图10为本发明中压印母板第五实施例的结构示意图；

图11为本发明中压印母板第六实施例的结构示意图；

图12为本发明中压印母板第七实施例的结构示意图；

图13为本发明中压印母板的制作方法的第一实施例的流程示意图；

图14为本发明中压印母板的制作方法的第二实施例的流程示意图；

图15为本发明中压印母板的结构区刻蚀示意图；

图16为本发明中压印母板的非结构区刻蚀示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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作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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

在相关技术中，纳米压印工艺是通过纳米压印胶40将图案转移到基材的微纳加工工艺，其中母模板为纳米压印工艺中的基础。但是母模板的非结构区高度通常与结构区高度相当，在通过柔性材料进行图案转移的过程中，由于柔性材料比较柔软，在转印时，柔性材料的边缘会向压印胶塌陷，在结构区边缘形成一段空隙50，参阅图1所示，压印胶40无法完全填充该空隙50，形成一个凹陷的纳米压印缺陷，导致纳米压印胶40固化后存在相应缺陷，缺陷导致纳米压印的良率降低。采用纳米压印工艺的产品结构较多。例如，显示技术领域(如LED、微透镜、线栅偏振片、具备匀光或光斑整形功能的衍射光学元件、超透镜等)、包括AR(Augmented Reality，增强现实)显示领域(如以二元光栅、二维光栅、闪耀光栅、倾斜光栅为代表的器件等)、屏下指纹领域(如微透镜、准直孔等)、基因测序领域(如微纳米阵列结构等)等，还包括VR(Virtual Reality，虚拟现实)。

为了解决上述问题，参阅图2和图3所示，本实施例提出一种压印母板，压印母板用于转印形成柔性模板20，柔性模板20设置有转印结构210，通过转印形成柔性模板20的转印结构210。本实施例中采用柔性模板20，柔性模板20的质地较软，不会和压印母板之间产生硬性接触，从而减少对压印母板的破坏，提高压印母板的使用寿命。尤其是在脱模的过程中，柔性模板20更易弯曲撬动，在柔性模板20和压印母板之间更加容易产生缝隙。两者也更加容易脱离。其中，压印母板包括：母板10和缓冲结构121。缓冲结构121设置在母板10上，通过缓冲结构121转印形成支撑柔性模板20的支撑结构220。通过支撑结构220将柔性模板20支撑起来，从而避免纳米压印时在转印结构210侧边产生空气间隔。母板10和缓冲结构121可以是分开的独立结构，也可以是一体成型结构。

母板10的表面设置结构区110和非结构区120，非结构区120设于结构区110的侧边，结构区110设置结构件111，结构件111用于压印形成柔性模板20的转印结构210；结构件111的结构形状就是纳米压印胶需要加工的结构形状。首先是将结构件111压印形成柔性模板20的转印结构210，再通过纳米压印胶通过转印结构210转印获得结构件111的形状。其中，母板10的材质为硬质材料，母板10可以多次反复使用。

缓冲结构121设于非结构区120，压印母板转印形成柔性模板20的转印结构210时，缓冲结构121用于压印形成支撑柔性模板20的支撑结构220。通过支撑结构220可以将柔性模板20支撑起来，减少柔性模板20的塌陷，如此给纳米压印胶留有足够的流动空间，避免空隙的产生。

需要指出的是，使用压印母板进行压印时可以不通过柔性模板20，直接在压印模板的表面设置压印胶，再固化成型。

本实施例提出的技术方案中，压印母板转印形成柔性模板20，母板10中的结构件111转印形成柔性模板20中的转印结构210，通过转印结构210用于将结构区110的结构件111转印到基材上。母板10的非结构区120设置缓冲结构121，在压印母板转印形成柔性模板20的转印结构210时，缓冲结构121同时转印形成支撑结构220，支撑结构220设置在柔性模板20上。在通过柔性模板20进行图案转移时，支撑结构220可以将柔性模板20支撑起来，减少转印结构210侧边空隙50的产生。在用压印胶40材进行压印时，压印胶40能够顺延着支撑结构220流动，继而压印缺陷的产生，提高纳米压印良率。

在本申请的上述实施例中，为了有效的完成支撑结构220的设置，缓冲结构121包括凹槽1211，凹槽1211设于结构区110的相对两侧。由此通过凹槽1211压印形成的支撑结构220为一个柱状结构，通过柱状结构完成对柔性模板20的边缘部分的支撑。柱状结构简单，易于加工完成。

进一步地，为了保护柔性模板20中的转印结构210。参阅图4所示，缓冲结构121还包若干缓冲件1212，若干缓冲件1212间隔设置于凹槽1211内。通过缓冲件1212的设置可以将整面的接触面积断开，形成多段的接触面。在柔性模板20和母板10分离时，从边缘开始分离柔性模板20和母板10，在脱模时，避免接触面积突然增大。由此，在减少空隙产生的同时，还可以避免转印结构210被损坏。另外，需要指出的是，脱模时，还可以通过支撑结构220保护转印结构210，即通过支撑结构220的变形撬动，使柔性模板20脱离压印母板，进而使两者分离，即便支撑结构220破损，转印结构210也可以保证完整。

进一步地，为了是柔性模板20的支撑受力更加平稳，若干缓冲件1212之间的间距相等。由于缓冲件1212之间的间距相等，由此形成的支撑结构220也为多个间距相等的支撑件。通过间距相等的支撑件，柔性模板20的受力更加稳定。

此外，需要指出的是，缓冲件1212的设置还包括多种方式，缓冲件周期性的分布于凹槽1211内。缓冲件周期性的分布包括二维周期结构和三维周期结构。二维周期结构中，缓冲件1212的结构在一个方向上排布，另一个方向上延伸，例如，长度方向上分布，在宽度方向延伸。缓冲件1212是三维周期结构时，缓冲件1212的结构在一个方向上排布，另一方向也排布有多个缓冲件1212。例如，缓冲件1212在长度方向上分布，在宽度方向上分布。参阅图5和图6所示，俯视本实施例中的压印母板。可见缓冲件1212的三维排布情况，其中，缓冲件1212的横截面可以是方形，也可以是圆形。还可以将该横截面理解为缓冲件1212的底面。当然，缓冲件1212的横截面还可以是其它形状，例如三角形，或者是其它多边形。

需要指出的是，参阅图7所示，缓冲件1212的形状为三角形，三角形的一个底面抵接在凹槽1211的槽底面。进一步的三角形为直角三角形，其中一个直角边抵接在槽底面。斜边朝向结构区110一侧。参阅图8所示，缓冲件1212还可以是等腰三角形，等腰三角形的底边抵接在凹槽1211的槽底面。需要进一步说明的是，每个三角形之间也是间隔设置的。

参阅图9所示，在本申请的另一实施例中，越靠近转印结构210的位置，可能产生的空隙越大，为了支撑相应的位置，凹槽1211的槽底面至凹槽1211的槽口为的高度方向，缓冲结构包括渐变式缓冲件1213，渐变式缓冲件1213设于凹槽1211的槽底，渐变式缓冲件1213的高度由非结构区120至结构区110的方向降低。例如，渐变式缓冲件1213的高度逐渐降低，渐变式缓冲件1213的上表面和凹槽1211的槽底形成一个倾斜的坡度。由此形成的支撑结构220的高度由非结构区120至结构区110的方向逐渐增加。一般在柔性模板20靠近转印结构210的位置，存在较大高度差，转印结构210位置更容易出现空气间隙。在靠近结构区110的渐变式缓冲件1213的高度差增加，在靠近结构区110的位置变高，也减少转动结构侧边位置的高度差。在转印结构210的侧边位置形成支撑结构220，通过支撑结构220缓解高度差。同时纳米压印胶可以通过沿支撑结构220流动，填充至转印结构210的侧边角落。更加有效的完成对空气间隙的支撑。减少靠近转印结构210的位置，可能产生的空隙。

进一步地，参阅图10所示，渐变式缓冲件1213的高度呈现阶梯状的依次减少。进而形成的支撑结构220的高度由非结构区120至结构区110的方向依次增加。也可以是，阶梯状结构和坡度倾斜结合起来的方式，例如一段倾斜，一段阶梯。

进一步地，参阅图11所示，缓冲结构还包括若干分隔件1214，若干分隔件1214间隔设置于渐变式缓冲件1213的表面。同样地，分隔件1214和渐变式缓冲件1213也包括二维周期结构和三维周期结构。二维周期结构中，分隔件1214在一个方向上排布，另一给方向上延伸。例如长度方向上分布，在宽度方向延伸。分隔件1214是三维周期结构时，分隔件1214在一个方向上排布，另一方向也排布有多个分隔件1214。例如，分隔件1214在长度方向上和宽度方向上分布，形成一个矩阵分布结构。分隔件1214的横截面可以是方形，也可以是圆形。当然，分隔件1214的横截面还可以是其它形状，参阅图12所示，例如三角形，或者是其它多边形。

在本申请的一实施例中，缓冲结构用于转印形成支撑柔性模板的支撑结构。缓冲结构的高度可低、可高。在一定的高度差范围内都可以起到缓冲作用。缓冲结构的高度为H₁，结构件的高度为H₂，则满足：0.5H₂≤H₁≤H₂。例如，缓冲结构的高度只有结构件高度的一半，如果缓冲结构低于这个高度，则难以起到缓冲支撑的作用。缓冲结构的高度还可以与结构件的高度相等，如果缓冲结构高于这个高度，则缓冲结构更加凸出，在制作柔性模板时，会在结构区形成空气间隙，从而留下纳米压印缺陷。如此，缓冲结构和结构件的高度满足上述关系后，能够保证顺利完成纳米压印，避免形成压印不良，提高压印良率。

在本申请的一实施例中，为了通过压印母板顺利完成纳米级别的压印工作，保证缓冲结构能够发挥增加纳米压印胶的流通，非结构区至结构区的方向为宽度方向，缓冲结构的宽度为D，则满足：0.1μm≤D≤1000μm。缓冲结构的宽度大于0.1μm，这个加工精度要求较低，足以保证缓冲结构的完成缓冲支撑。如果缓冲结构的宽度大于1000μm，则宽度较宽，增加加工时间，产生浪费，降低生产效率。因此缓冲结构的宽度在0.1μm至1000μm之间，这个加工精度既可以满足压印要求，又不会使得加工时间过长。

本发明还提供一种制作方法，制作方法应用如上文的压印母板，参阅图13所示，制作方法包括：

步骤S10，在母板的表面设置光刻胶，对母板的结构区进行曝光，对曝光后的母板进行刻蚀，形成结构件；其中，母板的材质可以是硅或者石英作为基材。参阅图15所示，步骤S10主要完成母板的结构区制作。光刻胶30通过涂胶的方式设置在母板的其中一个表面，光刻胶类型可根据待刻蚀区域面积大小决定，若待刻蚀区域面积较小，可选择正性光刻胶。反之，若待刻蚀区域面积较大，则选择负性光刻胶或图案反转光刻胶。结构区进行曝光，可采用电子束曝光、双光束曝光、激光直写、深紫外光刻、泰伯效应等。曝光结束后需采取传统的显影技术。显影后，针对结构区图案，可采用IBE(离子束刻蚀)、RIE反应离子刻蚀、RIBE(反应离子束刻蚀)、ICP(等离子体刻蚀)等刻蚀方法，从而形成缓冲结构。

步骤S20，对形成结构件的母板的表面设置光刻胶，对母板的非结构进行曝光，对曝光后的母板进行刻蚀，形成缓冲结构。参阅图16所示，步骤S20主要完成母板中缓冲结构的设置。同样地，在母板的表面涂胶，光刻胶类型可根据待刻蚀区域面积大小决定，若待刻蚀区域面积较小，可选择正性光刻胶。反之，若待刻蚀区域面积较大，则选择负性光刻胶或图案反转光刻胶。非结构区进行曝光，可采用电子束曝光、双光束曝光、激光直写、深紫外光刻、泰伯效应等。曝光结束后需采取传统的显影技术。显影后，针对结构区图案，可采用IBE(离子束刻蚀)、RIE反应离子刻蚀、RIBE(反应离子束刻蚀)、ICP(等离子体刻蚀)等刻蚀方法，从而形成缓冲结构。

在本申请的一实施例中，参阅图14所示，形成结构件的步骤之后，包括：

步骤S30，对母板进行除胶，清除母板表面的光刻胶。在形成结构件的过程中，光刻胶可以对母板的表面进行保护，在刻蚀结束后采用浸泡至剥离液的方法进行除胶，便于再次涂胶保护好已经加工的结构区的结构件。在除胶的过程中还可加入超声波辅助，通过超声波利于加快光刻胶的去除。同样地，在完成缓冲结构的刻蚀作业后，也要完成除胶作业，保证母板的表面清洁，用于后续的压印作业。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (13)

1.一种压印母板，其特征在于，所述压印母板包括：

母板，所述母板的表面设置结构区和非结构区，所述非结构区设于所述结构区的侧边，所述结构区设置结构件；和

缓冲结构，所述缓冲结构设于所述非结构区。

2.如权利要求1所述的压印母板，其特征在于，所述缓冲结构包括凹槽，所述凹槽设于所述结构区的相对两侧。

3.如权利要求2所述的压印母板，其特征在于，所述缓冲结构还包若干缓冲件，若干所述缓冲件间隔设置于所述凹槽内。

4.如权利要求3所述的压印母板，其特征在于，若干所述缓冲件周期性的分布于所述凹槽内。

5.如权利要求2所述的压印母板，其特征在于，所述凹槽的槽底面至所述凹槽的槽口为高度方向，所述缓冲结构包括渐变式缓冲件，所述渐变式缓冲件的高度由所述非结构区至所述结构区的方向降低。

6.如权利要求5所述的压印母板，其特征在于，所述缓冲结构还包括若干分隔件，若干所述分隔件间隔设置于所述渐变式缓冲件的表面。

7.如权利要求6所述的压印母板，其特征在于，所述分隔件周期性的分布于所述凹槽内。

8.如权利要求4所述的压印母板，其特征在于，所述缓冲件的周期性分布包括在长度方向上的延伸、以及在长度和宽度两个方向上的间隔设置。

9.如权利要求1至7中任一项所述的压印母板，其特征在于，所述缓冲结构的高度为H₁，所述结构件的高度为H₂，则满足：0.5H₂≤H₁≤H₂。

10.如权利要求1至7中任一项所述的压印母板，其特征在于，所述非结构区至所述结构区的方向为宽度方向，所述缓冲结构的宽度为D，则满足：

0.1μm≤D≤1000μm。

11.如权利要求1至7中任一项所述的压印母板，其特征在于，所述结构件用于压印形成柔性模板的转印结构，所述压印母板转印形成所述柔性模板的转印结构时，所述缓冲结构用于压印形成支撑所述柔性模板的支撑结构。

12.一种制作方法，其特征在于，所述制作方法应用如权利要求1至11中任一项所述的压印母板，所述制作方法包括：

在母板的表面设置光刻胶，对所述母板的结构区进行曝光，对曝光后的母板进行刻蚀，形成所述结构件；

对形成所述结构件的所述母板的表面设置光刻胶，对所述母板的非结构进行曝光，对曝光后的母板进行刻蚀，形成所述缓冲结构。

13.如权利要求12所述的制作方法，其特征在于，所述形成所述结构件的步骤之后，包括：

对所述母板进行除胶，清除所述母板表面的光刻胶。

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