一种纳米压印硬模的制备方法与流程

1.本发明涉及衍射光栅制备技术领域，更具体地，涉及一种纳米压印硬模的制备方法。


背景技术：

2.衍射光栅是光栅的一种。它通过有规律的结构，使入射光的振幅或相位(或两者同时)受到周期性空间调制。实际应用的衍射光栅通常是在表面上有沟槽或刻痕的平板。其中，沟槽或刻痕能够通过纳米压印技术制得。目前，纳米压印加工技术已经代替了传统机械方法，成为加工光栅的主要手段。目前主流的纳米压印方案为紫外软膜压印方案，其中硬模为纳米压印的母模，经过多次压印，硬模的性能和结构会损坏，需经常更换。但新硬模的制作比较复杂，需经过电子束曝光、显影和刻蚀，良率低、耗时长，费用高。
3.因此，需要提供一种新的技术方案，以解决上述技术问题。


技术实现要素：

4.本发明的一个目的是提供一种纳米压印硬模的制备方法的新技术方案。
5.根据本发明的一个方面，提供了一种纳米压印硬模的制备方法。该方法包括：提供压印片，所述压印片具有胶层，所述胶层形成有第一光栅槽，所述第一光栅槽形成设定纹路；
6.对所述第一光栅槽进行修饰，以形成修饰槽，所述修饰槽的宽度大于所述第一光栅槽的宽度，所述修饰槽的深度等于所述第一光栅槽的深度；
7.在所述修饰槽上镀薄膜层，以形成第二光栅槽，所述薄膜层的硬度大于所述胶层的硬度，所述第二光栅槽的尺寸与所述第一光栅槽的尺寸相同，所述第二光栅槽形成所述设定纹路。
8.可选地，所述胶层的材料为uv型纳米压印胶。
9.可选地，所述对所述第一光栅槽进行修饰，以形成修饰槽，包括：
10.通过反应离子束刻蚀工艺对所述第一光栅槽进行修饰。
11.可选地，所述对所述第一光栅槽进行修饰，以形成修饰槽中，
12.所述修饰槽的宽度与所述第一光栅槽的宽度之比为1.2:1至1.5:1。
13.可选地，所述在所述修饰槽上镀薄膜层，以形成第二光栅槽，包括：
14.通过原子层薄膜沉积工艺在所述修饰槽上镀薄膜层。
15.可选地，所述薄膜层的材料为二氧化硅或二氧化钛。
16.可选地，在所述修饰槽上镀薄膜层，以形成第二光栅槽后，还包括：
17.对所述薄膜层进行表面活化处理。
18.可选地，通过等离子清洗工艺对所述薄膜层进行表面活化处理。
19.可选地，在对所述薄膜层进行表面活化处理后，还包括：
20.在所述薄膜层上涂覆抗粘层。
21.可选地，所述抗粘层的材料为含氟类低表面能有机物。
22.在本公开实施例中，通过对现有压印片胶层上的光栅槽进行刻蚀以及镀薄膜层，进而能够将压印片改进为满足硬度要求的新的硬模，有效提高了硬模的生产效率以及生产良率，避免了需要经过复杂的工艺制作新的硬模带来的不便。此外，已有的压印片成本低廉，利用其改进得到新的硬模能够降低硬模的制造成本。
23.通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
24.被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
25.图1是根据本公开实施例纳米压印硬模的制备方法的流程图。
26.图2是根据本公开实施例压印片的示意图。
27.图3是根据本公开实施例修饰槽的示意图。
28.图4是根据本公开实施例薄膜层的示意图。
29.图5是根据本公开实施例抗粘层的示意图。
30.1、压印片；2、胶层；3、第一光栅槽；4、修饰槽；5、薄膜层；6、第二光栅槽；7、抗粘层。
具体实施方式
31.现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
32.以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
33.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
34.在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
35.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
36.根据本公开的一个实施例，提供了一种纳米压印硬模的制备方法。如图1所示，该方法包括：
37.提供压印片1。压印片1具有胶层2。胶层2形成有第一光栅槽3。第一光栅槽3形成设定纹路。
38.对第一光栅槽3进行修饰，以形成修饰槽4。修饰槽4的宽度大于第一光栅槽3的宽度。修饰槽4的深度小于第一光栅槽3的深度。
39.在修饰槽4上镀薄膜层5，以形成第二光栅槽6。薄膜层5的硬度大于胶层2的硬度。第二光栅槽6的尺寸与第一光栅槽3的尺寸相同。第二光栅槽6形成设定纹路。
40.需要说明的是，在纳米压印过程中，包括硬模、软模和产品三个部分。通常，软模上
的纹路结构与硬模的纹路结构镜像设置。使用者能够通过软模将硬模上的纹路结构转印至产品上。而硬模在多次压印下或者硬模在意外受到损伤的情况下，均会导致硬模的性能和结构被破坏。
41.在本实施例中，压印片1即为上述所述的产品。由于压印片1的造价成本低，将压印片1改进后得到新的硬模，这样能够显著降低硬模的制作成本。
42.此外，在压印片1的胶层2上进行修饰以及镀薄膜层5进而得到满足硬度要求的硬模，这样能够降低硬模制作的难度。避免了原本制作硬模的复杂过程，提高了硬模的制备效率。
43.在本实施例中，如图2所示，压印片1具有胶层2。胶层2形成有第一光栅槽3。第一光栅槽3形成设定纹路。需要说明的是，压印片1形成的第一光栅槽3的的设定纹理即为硬模上的设定纹路。也就是说，原始压印片1形成的第一光栅槽3的设定纹路就是精度准确的硬模上的设定纹路。
44.如图3所示，对第一光栅槽3进行修饰，以形成修饰槽4。修饰槽4的宽度大于第一光栅槽3的宽度。修饰槽4的深度小于第一光栅槽3的深度。如图4所示，在所述修饰槽4上镀薄膜层5，以形成第二光栅槽6。所述第二光栅槽6的尺寸与所述第一光栅槽3的尺寸相同，所述第二光栅槽6形成所述设定纹路。
45.在本实施例中，对第一光栅槽3进行修饰得到修饰槽4，在修饰槽4内镀薄膜层5形成第二光栅槽6，这样使得在不改变第一光栅槽3尺寸的前提下，在第一光栅槽3的表面形成薄膜层5，有效保证了通过压印片1改进得到的硬模的压印精度。
46.薄膜层5的硬度大于胶层2的硬度。这样使得薄膜层5能够有效提高第一光栅槽3的硬度，进而能够使得利用该压印片1改进得到的硬模能够满足相应的硬度要求，最终实现提高硬模的制备效率的目的。
47.在一个例子中，胶层2的材料为uv型纳米压印胶。
48.需要说明的是，通常，软模上的纹路结构与硬模的纹路结构镜像设置。使用者能够通过软模将硬模上的纹路结构转印至产品上。将压印片1的胶层2的材料选择为uv型纳米压印胶，这样使得能够通过uv光照射uv型纳米压印胶使其固化，这样形成的胶层2结构不容易变形，而且形成的第一光栅槽3尺寸精度高。并且uv光照射这种方式简单容易操作。
49.此外，通过软模将硬模上的纹路结构转印至产品上还有另外一种“热压印”的方法。热压印是使用加热的方式使硬模上的结构转移到压印片1的胶层上，然后冷却使热固型压印胶结构定型。这种“热压印”的方法涉及到加热工艺，而加热会导致第一光栅槽3产生形变，不利于获得尺寸精度高的第一光栅槽3。
50.在一个例子中，对第一光栅槽3进行修饰，以形成修饰槽4，包括：
51.通过反应离子束刻蚀工艺对第一光栅槽3进行修饰。
52.需要说明的是，反应离子束刻蚀工艺的原理为：
53.氩气在辉光放电原理的作用下被分解为氩离子，氩离子通过阳极电场的加速物理轰击样品表面来使得刻蚀的作用达到。往离子源放电室充入氩气并且使其电离使得等离子体形成，然后通过栅极引出离子呈束状并且加速，往工作室进入一定能量的离子束，往固体表面射向对固体表面原子进行轰击，使材料原子发生溅射，使刻蚀目的达到，属于纯物理刻蚀。
54.反应离子束刻蚀工艺的特点为：
55.一、离子束刻蚀的普适性：
56.离子束刻蚀系统能够用来对包括很多化合物和合金材料等各种不同类型的材料进行刻蚀，就算适当的挥发性刻蚀生成物它们没有。靶的刻蚀速率因为材料差异所造成的变化通过不会超过三倍。所以离子束刻蚀系统在制作ybacuo、inalgaas以及其他三元化合物和四元化合物的材料体系中得到了非常广泛的应用。
57.二、离子束刻蚀的定向性：
58.刻蚀的定向性是因为离子束中的离子是利用一个强垂直电场来加速的，反应室中有非常低的压力，所以原子间的碰撞几乎完全不可能，结果，当原子往晶圆片表面撞击时，其速度和完全垂直相近。由于其不关联化学特性，所以对任何材料均能够做各向异性刻蚀。
59.在本公开实施例中，通过反应离子束刻蚀工艺对第一光栅槽3进行修饰。其中，可以使用ribe刻蚀机，工作气体为chf3，调节离子能量、加速电压、刻蚀时间来控制修饰槽4的刻蚀槽形，这样能够有效提高修饰槽4的刻蚀精度，进而后续在修饰槽4中镀的薄膜层5也能具有较高的精度，最终使得得到的第二光栅槽6与第一光栅槽3的尺寸相同，反应离子束刻蚀工艺的采用有效提高了刻蚀工艺的准确度。
60.在一个例子中，对第一光栅槽3进行修饰，以形成修饰槽4中，
61.修饰槽4的宽度与第一光栅槽3的宽度之比为1.2:1至1.5:1。
62.例如，修饰槽4与第一光栅槽3的宽度之比在上述范围内，能够使得修饰槽4中沉积的薄膜层5能够在保证硬度要求的前提下，不会产生过多的薄膜层5材料的浪费。此外，刻蚀过深的修饰槽4也就意味着后续需要在修饰槽4内沉积更多的薄膜层5材料，这样是不利于压印片1的的改进工作的，过多的薄膜层5材料的沉积会影响第一光栅槽3的尺寸，进而影响压印片1制得的硬模的压印精度。
63.在一个例子中，在修饰槽4上镀薄膜层5，以形成第二光栅槽6，包括：
64.通过原子层薄膜沉积工艺在修饰槽4上镀薄膜层5。
65.例如，原子层沉积方法是一种可以将物质以单原子膜形式一层一层的镀在基底表面的方法。原子层沉积允许在原子层水平上精确控制膜厚度。而且，可以相对容易地形成不同材料的多层结构。
66.在本实施例中，通过原子层薄膜沉积工艺在修饰槽4上镀薄膜层5，能够有效控制薄膜层5沉积厚度的精度，避免了过厚的薄膜层5影响第一光栅槽3的初始尺寸，进而造成压印片1制得的硬模压印误差过大的问题。
67.此外，原子层沉积的方式能够有效适应于胶层2的自身结构，使得沉积的薄膜层5与修饰槽4的结构能够相匹配，保证了设置有薄膜层5的压印片1在后续压印过程中工作的有效性和准确性，避免了薄膜层5在修饰槽4内设置的不均匀而导致压印过程中产生压印误差。
68.在一个例子中，薄膜层5的材料为二氧化硅或二氧化钛。
69.例如，在修饰槽4上镀薄膜层5。薄膜层5的材料为二氧化硅或二氧化钛。薄膜层5的上述材料均具有较高的强度，这样能够使得设置于修饰槽4上的薄膜层5能够有效提高压印片1的自身强度。
70.在一个例子中，在修饰槽4上镀薄膜层5，以形成第二光栅槽6后，还包括：
71.对薄膜层5进行表面活化处理。
72.例如，对薄膜层5进行表面活化处理，这样能够激活薄膜层5的表面效果，使得薄膜层5的表面具有良好的润湿性。进而使得薄膜层5在后续无论是喷涂，粘合，印刷或者是压力焊接的过程中很好地与粘合材料粘附。
73.在一个例子中，通过等离子清洗工艺对薄膜层5进行表面活化处理。
74.例如，可以使用等离子清洗机设备，设备功率设定为500w，工作气体为o2，o2的流量为50sccm，时间为100s，对压印片1上的薄膜层5进行表面活化处理。
75.具体地，等离子清洗工艺中，压印片1经过等离子清洗设备清洗后是干燥的，不需要再经干燥处理即可送往下一道工序。可以提高整个工艺流水线的处理效率。
76.等离子清洗使得操作者可以远离有害溶剂对人体的伤害，同时也避免了湿法清洗中容易洗坏压印片1的问题。
77.等离子清洗工艺避免使用三氯乙烷等ods有害溶剂，这样清洗后不会产生有害污染物，因此这种清洗方法属于环保的绿色清洗方法。
78.等离子清洗设备采用无线电波范围的高频产生的等离子体与激光等直射光线不同。等离子体的方向性不强，这使得它可以深入到物体的微细孔眼和凹陷的内部完成清洗任务，因此不需要过多考虑压印片1的形状。
79.等离子清洗工艺可以使得清洗效率获得极大的提高。整个清洗工艺流程几分钟内即可完成，因此具有产率高的特点。
80.等离子清洗需要控制的真空度约为100pa，这种清洗条件很容易达到。因此这种装置的设备成本不高，加上清洗过程不需要使用价格较为昂贵的有机溶剂，这使得整体清洗成本有效降低。
81.等离子清洗工艺避免了对清洗液的运输、存储、排放等处理措施，所以生产场地很容易保持清洁卫生。
82.等离子清洗工艺可以不分处理对象，它可以处理各种各样的材质，无论是金属、半导体、氧化物，还是高分子材料(如聚丙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚酯、环氧树脂等高聚物)都可以使用等离子体来处理。因此特别适合于不耐热以及不耐溶剂的材质。而且还可以有选择地对材料的整体、局部或复杂结构进行部分清洗。
83.等离子清洗工艺在完成清洗去污的同时，还可以改善材料本身的表面性能。如提高表面的润湿性能、改善膜的黏着力等。
84.在一个例子中，如图5所示，在对薄膜层5进行表面活化处理后，还包括：
85.在薄膜层5上涂覆抗粘层7。
86.例如，可以使用匀胶机涂覆抗粘层7，这样使得抗粘层7能够均匀的设置于薄膜层5的表面。在薄膜层5的表面上设置有抗粘层7，这样使得由压印片1改进制得的硬模，在后续压印的过程中，能够降低与软模之间的拔模力，放置软模与硬模之间粘连，导致的离模失效的问题。
87.在一个例子中，抗粘层7的材料为含氟类低表面能有机物。
88.例如，抗粘层7的材料为含有氟硅烷的纳米压印所用抗粘剂。
89.上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。
90.虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。