CN109407464A - 一种纳米压印模板及其制作方法和紫外纳米压印方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纳米压印模板及其制作方法和紫外纳米压印方法，用于解决现有技术存在的脱模后存在残胶不均匀的情况。其中的纳米压印模板包括：支撑基板，所述支撑基板具有透光区域和遮光区域；结构层，所述结构层上背离所述支撑基板的一面具有与预设图形相对应的凹槽，所述凹槽在所述支撑基板的正投影与所述透光区域相互重合。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种纳米压印模板及其制作方法和紫外纳米压印方法。
背景技术
纳米压印技术(NIL)作为一种直接利用机械接触挤压，使被压印材料在模板和基底之间发生再分布的方法，具有高分辨率(＜10nm)、工艺简单、成本低、产率高、可大规模生产等优点，成为最具前景的下一代光科技术，在显示、半导体等领域具有广泛的应用。
目前多采用紫外纳米压印工艺，即在衬底基板上涂覆压印胶，将纳米压印模板和衬底基板对准完成后，将纳米压印模板压入压印胶层并且照射紫外光使压印胶发生聚合反应硬化成形。在紫外纳米压印工艺中，由于压印时可能会导致压印胶受力不均等情况，经常会导致压印胶表面不平整，即脱模后存在残胶不均匀的现象，如图1所示，图1中虚线框示意了残胶不均匀的现象。脱模后残胶不均匀，则会导致后续刻蚀器件结构高度出现不均匀，影响器件的性能。
发明内容
本发明实施例提供一种纳米压印模板及其制作方法和紫外纳米压印方法，用于解决现有技术存在的脱模后存在残胶不均匀的情况。
第一方面，本发明实施例提供了一种纳米压印模板，该纳米压印模板包括：
支撑基板，所述支撑基板具有透光区域和遮光区域；
结构层，所述结构层上背离所述支撑基板的一面具有与预设图形相对应的凹槽，所述凹槽在所述支撑基板的正投影与所述透光区域相互重合。
一种可能的实施方式中，所述支撑基板包括透光衬底基板，以及位于所述透光衬底基板一侧的透光层；
其中，所述透光层对应所述透光区域具有阵列排布的透光凸起结构，所述相邻的透光凸起结构之间填充遮光件，形成所述遮光区域。
一种可能的实施方式中，所述支撑基板为透光衬底基板，所述透光衬底基板在所述遮光区域具有凹槽结构，遮光件位于所述凹槽结构内。
一种可能的实施方式中，所述遮光件与所述结构层相接触；或，所述结构层与所述遮光件位于所述支撑基板相对的两侧。
一种可能的实施方式中，还包括：
覆盖所述结构层背离所述支撑基板一侧表面的抗粘层。
第二方面，本发明实施例提供了一种纳米压印模板的制作方法，该制作方法包括：
制作具有透光区域和遮光区域的支撑基板；
在所述支撑基板的一面形成结构层，其中，所述结构层具有与预设图形相对应的凹槽，所述凹槽在所述支撑基板的正投影与所述透光区域相互重合。
一种可能的实施方式中，制作具有透光区域和遮光区域的支撑基板，包括：
在透光衬底基板上沉积一层透光层；
对位于所述透光区域的透光层进行刻蚀，形成阵列排布的透光凸起结构；
在相邻的所述透光凸起结构之间设置遮光件，形成所述遮光区域。
一种可能的实施方式中，制作具有透光区域和遮光区域的支撑基板，包括：
在透光衬底基板的遮光区域制作凹槽结构；
在所述凹槽结构内设置遮光件，形成所述遮光区域。
一种可能的实施方式中，在所述支撑基板的一面形成结构层，具体包括：
在所述支撑基板具有所述遮光件的表面形成结构层；或，在所述支撑基板背离所述遮光件的表面形成结构层。
第三方面，提供了一种紫外纳米压印方法，该紫外纳米压印方法包括：
采用如第一方面任一项所述的纳米压印模板与涂覆纳米压印胶层的基板对位；
将所述纳米压印模板压入所述纳米压印胶层；
在所述纳米压印模板一侧照射紫外光，固化所述纳米压印胶层；
通过溶剂溶解所述基板上未被固化的纳米压印胶层。
本发明实施例提供的纳米压印模板的支撑基板具有透光区域和遮光区域，且结构层上的与预设图形相对应的凹槽在支撑基板的正投影与透光区域相互重合，从而采用该纳米压印模板压印基板时，紫外光只能透过透光区域，而遮光区域禁止紫外光透过，从而与遮光区域对应的光刻胶就不会被紫外光固化，这样待压印固化后，可以直接通过溶剂溶解基板上未被固化的光刻胶，以尽量避免基板脱模后存在残胶不均匀的现象。
附图说明
图1是现有技术提供的残胶不均匀现象的示意图；
图2为本发明实施例提供的纳米压印模板的一种结构示意图；
图3为本发明实施例提供的支撑基板的一种结构示意图；
图4为本发明实施例提供的支撑基板的一种结构示意图；
图5为本发明实施例提供的纳米压印模板的一种结构示意图；
图6为本发明实施例提供的纳米压印模板的一种结构示意图；
图7为本发明实施例提供的纳米压印模板的一种结构示意图；
图8为本发明实施例提供的纳米压印模板的一种结构示意图；
图9为本发明实施例提供的纳米压印模板的制作方法的流程示意图；
图10为本发明实施例提供的紫外纳米压印方法的流程示意图；
图11为本发明实施例提供的纳米压印模板与基板对位的一种结构示意图；
图12为本发明实施例提供的紫外固化的一种结构示意图；
图13为本发明实施例提供的基板脱模板的一种结构示意图；
图14为本发明实施例提供的基板溶解光刻胶后的一种结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，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。
目前的紫外纳米压印工艺过程，将纳米压印模板和衬底基板对准完成后，将纳米压印模板压入压印胶层并且照射紫外光使压印胶发生聚合反应硬化成形。由于压印时可能会导致压印胶受力不均等情况，而纳米压印模板都可以透光紫外光，使得照射到紫外光的压印胶均都固化，这将增加后续对基板的刻蚀工艺的难度，最终导致刻蚀后的结构高度出现不均匀，影响器件的性能。
鉴于此，本发明实施例提供了一种纳米压印模板，该纳米压印模板的支撑基板具有透光区域和遮光区域，且结构层上的与预设图形相对应的凹槽在支撑基板的正投影与透光区域相互重合，从而采用该纳米压印模板压印基板时，紫外光只能透过透光区域，而遮光区域禁止紫外光透过，从而与遮光区域对应的光刻胶就不会被紫外光固化，这样待压印固化后，可以直接通过溶剂溶解基板上未被固化的光刻胶，以尽量避免基板脱模后存在残胶不均匀的现象。
下面结合附图，对本发明实施例提供的纳米压印模板及其制作方法和紫外纳米压印方法的具体实施方式进行详细地说明。
附图中各膜层的厚度和形状不反映真实比例，目的只是示意说明本发明内容。
请参见图2，本发明实施例提供的一种纳米压印模板，该纳米压印模板包括支撑基板10和结构层20，其中，支撑基板10具有透光区域A和遮光区域B，结构层20上背离支撑基板10的一面具有与预设图形相对应的凹槽200，凹槽200在支撑基板10的正投影与透光区域A相互重合。这样采用该纳米压印模板压印基板时，紫外光只能透过透光区域A，而遮光区域B禁止紫外光透过，从而与遮光区域B对应的光刻胶就不会被紫外光固化，这样待压印固化后，可以直接通过溶剂溶解基板上未被固化的光刻胶，以尽量避免基板脱模后存在残胶不均匀的现象。
本发明实施例提供的上述支撑基板10在具体实施时可能包括以下几种实现方式：
第一种实现方式：
请参见图3，支撑基板10可以包括透光衬底基板100，以及位于透光衬底基板100一侧的透光层301。其中，透光层301对应所述透光区域A(图3未示出)具有阵列排布的透光凸起结构302，相邻的透光凸起结构302之间填充遮光件303，形成遮光区域B(图3未示出)。可能的实施方式中，透光衬底基板100的材料可以是石英、SiO2或者ITO(氧化铟锡)，其厚度0.5um～mm量级。透光层301的材料可以是SiO2，其厚度为5um～0.5mm。遮光件303的材质可以是金属或者金属氧化物。
第二种实现方式：
请参见图4，支撑基板10为透光衬底基板100，透光衬底基板100在遮光区域B具有凹槽结构401，遮光件位于凹槽结构401内。可能的实施方式中，遮光件的材质可以是金属或者金属氧化物，透光衬底基板100的材料可以是SiO2，其厚度5.5um～0.5mm量级，其中，凹槽结构401与透光衬底基板100的最底部之间的最小距离为0.5um～mm量级，凹槽结构401的沿透光衬底基板100厚度方向的高度为5um～0.5mm。这种方式基于透光衬底基板100制作支撑基板10，不需要另外加工透光层。
一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的上述纳米压印模板在具体实施时，遮光件303可以与结构层20相接触。如果支撑基板10采用上述第一种实现方式实现，那么上述纳米压印模板如图5所示。如果支撑基板10采用上述第二种实现方式实现，那么上述纳米压印模板如图6所示，其中，图6的凹槽结构401未示出设置的遮光件。
一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的上述纳米压印模板在具体实施时，结构层20与遮光件303位于支撑基板10相对的两侧。请参见图7，图7以支撑基板10采用上述第一种实现方式实现为例，图7所示纳米压印模板的结构层20与遮光件303位于支撑基板10相对的两侧。
可能的实施方式中，请参见图8，本发明实施例提供的上述纳米压印模板在具体实施时，还可以包括覆盖结构层20背离支撑基板10一侧表面的抗粘层400。抗粘层400的材料可以是高分子材料，其厚度大约几个纳米左右。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种上述纳米压印模板的制作方法，如图9所示，该制作方法包括以下步骤：
S901、制作具有透光区域和遮光区域的支撑基板；
S902、在支撑基板的一面形成结构层，其中，结构层具有与预设图形相对应的凹槽，凹槽在支撑基板的正投影与透光区域相互重合。
具体地，以制作如图3所示的支撑基板10为例，制作具有透光区域和遮光区域的支撑基板10时，首先选择透明材料作为透光衬底基板100，例如选择石英、SiO2或者ITO作为透光衬底基板100，其厚度约为0.5um～mm量级。然后在透光衬底基板100上沉积一层透光层301，可能的实施方式中，可以在透光衬底基板100上沉积一层SiO2，沉积方式采用等离子体增强化学的气相沉积法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)或者TFE-CVD方式，其厚度为5um～0.5mm。再对位于透光区域的透光层301进行刻蚀，形成阵列排布的透光凸起结构302。可能的实施方式中，可以采用半导体曝光、显影及刻蚀工艺对透光层301进行刻蚀。刻蚀后在相邻的透光凸起结构302之间设置遮光件303，形成遮光区域，例如，可以在刻蚀后的透光层301上沉积金属层或者金属氧化物层，沉积方式采用Sputter方式，然后通过photo、显影及刻蚀工艺，得到如图3所示的支撑基板10。
具体地，以制作如图4所示的支撑基板1010为例，制作具有透光区域和遮光区域的支撑基板10时，也可以在透光衬底基板100的遮光区域制作凹槽结构400，然后在凹槽结构400内设置遮光件303，形成遮光区域，得到如图4所示的支撑基板10。
制作完支撑基板10之后，在支撑基板10的一面形成结构层20，具体地，在得到的支撑基板10上沉积一层SiO2，其厚度为300nm～um量级，然后采用EBL或者激光干涉等方式加工出与预设图形相对应的凹槽。
例如，如果在如图3所示的支撑基板10上形成结构层20，可以在支撑基板10具有遮光件303的表面形成结构层20，获得如图5所示的纳米压印模板。也可以在支撑基板10背离遮光件303的表面形成结构层20，获得如图7所示的纳米压印模板。如果在如图4所示的支撑基板10上形成结构层20，可以在支撑基板10具有遮光件303的表面形成结构层20，获得如图6所示的纳米压印模板。
本发明实施例在支撑基板10的一面形成结构层20之后，可以在结构层20上涂敷一层抗粘层400，该抗粘层400的材料为含F高分子材料，涂敷方式采用蒸镀方式，其厚度约几个纳米左右，获得如图8所示的纳米压印模板。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种采用纳米压印模板的紫外纳米压印方法，如图10所示，结合图11-图14，该压印方法包括以下步骤：
S10、采用上述的纳米压印模板与涂覆纳米压印胶层的基板对位；
S20、将纳米压印模板压入纳米压印胶层；
S30、在纳米压印模板一侧照射紫外光，固化纳米压印胶层；
S40、通过溶剂溶解基板上未被固化的纳米压印胶层。
本发明实施例在采用纳米压印模板的紫外纳米压印时，首先采用上述的纳米压印模板与涂覆纳米压印胶层500的基板30对位，以采用的纳米压印模板为图3所示的结构为例，那么纳米压印模板与涂覆纳米压印胶层500的基板30对位之后，如图11所示。然后将纳米压印模板压入纳米压印胶层500，如图11所示，再纳米压印模板一侧照射紫外光，固化纳米压印胶层500，如图12所示。其中。图12中，箭头方向示意紫外光照射方向。固化纳米压印胶层500之后，对基板30进行脱模处理，如图13所示。最后通过溶剂溶解如图13所示的基板30上未被固化的纳米压印胶层500，获得如图14所示的结构。由于纳米压印模板的支撑基板10具有透光区域A和遮光区域B，结构层20上背离支撑基板10的一面具有与预设图形相对应的凹槽，凹槽在支撑基板10的正投影与透光区域A相互重合。这样采用该纳米压印模板压印基板30时，紫外光只能透过透光区域A，而遮光区域B禁止紫外光透过，从而与遮光区域B对应的光刻胶就不会被紫外光固化，这样待压印固化后，可以直接通过溶剂溶解基板30上未被固化的光刻胶，以尽量避免基板30脱模后存在残胶不均匀的现象。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种纳米压印模板，其特征在于，包括：
支撑基板，所述支撑基板具有透光区域和遮光区域；
结构层，所述结构层上背离所述支撑基板的一面具有与预设图形相对应的凹槽，所述凹槽在所述支撑基板的正投影与所述透光区域相互重合。
2.如权利要求1所述的纳米压印模板，其特征在于，所述支撑基板包括透光衬底基板，以及位于所述透光衬底基板一侧的透光层；
其中，所述透光层对应所述透光区域具有阵列排布的透光凸起结构，所述相邻的透光凸起结构之间填充遮光件，形成所述遮光区域。
3.如权利要求1所述的纳米压印模板，其特征在于，所述支撑基板为透光衬底基板，所述透光衬底基板在所述遮光区域具有凹槽结构，遮光件位于所述凹槽结构内。
4.如权利要求2或3所述的纳米压印模板，其特征在于，所述遮光件与所述结构层相接触；或，所述结构层与所述遮光件位于所述支撑基板相对的两侧。
5.如权利要求1所述的纳米压印模板，其特征在于，还包括：覆盖所述结构层背离所述支撑基板一侧表面的抗粘层。
6.一种纳米压印模板的制作方法，其特征在于，包括：
制作具有透光区域和遮光区域的支撑基板；
在所述支撑基板的一面形成结构层，其中，所述结构层具有与预设图形相对应的凹槽，所述凹槽在所述支撑基板的正投影与所述透光区域相互重合。
7.如权利要求6所述的制作方法，其特征在于，制作具有透光区域和遮光区域的支撑基板，包括：
在透光衬底基板上沉积一层透光层；
对位于所述透光区域的透光层进行刻蚀，形成阵列排布的透光凸起结构；
在相邻的所述透光凸起结构之间设置遮光件，形成所述遮光区域。
8.如权利要求6所述的制作方法，其特征在于，制作具有透光区域和遮光区域的支撑基板，包括：
在透光衬底基板的遮光区域制作凹槽结构；
在所述凹槽结构内设置遮光件，形成所述遮光区域。
9.如权利要求7或8所述的制作方法，其特征在于，在所述支撑基板的一面形成结构层，具体包括：
在所述支撑基板具有所述遮光件的表面形成结构层；或，在所述支撑基板背离所述遮光件的表面形成结构层。
10.一种紫外纳米压印方法，其特征在于，包括：
采用如权利要求1-5任一项所述的纳米压印模板与涂覆纳米压印胶层的基板对位；
将所述纳米压印模板压入所述纳米压印胶层；
在所述纳米压印模板一侧照射紫外光，固化所述纳米压印胶层；
通过溶剂溶解所述基板上未被固化的纳米压印胶层。
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