用于纳米压印的模具的制造方法 |
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| 申请号 | CN201280047054.2 | 申请日 | 2012-07-27 | 公开(公告)号 | CN103842861B | 公开(公告)日 | 2017-03-22 |
| 申请人 | LG伊诺特有限公司; | 发明人 | 刘庆钟; 李领宰; 金镇秀; 李俊; | ||||
| 摘要 | 提供了一种用于纳米压印的模具的制造方法，所述方法包括：在 基板 上形成多个栅格图案；在所述栅格图案上形成金属栅格图案；在所述金属栅格图案上形成 镀 层；以及将由所述金属栅格图案和所述镀层组成的模具与所述栅格图案分离，这可以降低生产成本，提高工艺效率，并且提供具有改善的耐用性和可靠性的用于纳米压印的模具。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于纳米压印的模具的制造方法，包括： |
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| 说明书全文 | 用于纳米压印的模具的制造方法[0001] 相关申请的交叉引用 技术领域背景技术[0004] 偏振器或偏振设备指的是在例如自然光的非偏振光中抽离出具有特定振动方向的线性偏振光的光学设备。一般来讲，在金属线的排列周期小于入射电磁波的半波长的情况中，与金属线平行的偏振分量(s波)被反射，而与金属线垂直的偏振分量(p波)被透射。使用这种现象，可以制造出具有出色的偏振效率、高传输速率和宽视角的平面偏振器。这种设备被称为线栅偏振器或线栅型偏振器。 [0005] 最近已经提出了使用纳米压印方法来制造前述线栅型偏振器的技术。纳米压印方法是使用模具将纳米级图案模制成压印形状的技术。这种纳米压印方法可以通过比常规的光刻法较为简单的方法来形成栅格图案。此外，在纳米压印方法使用具有纳米级宽度的模具来形成栅格图案的情况中，可以形成无法通过光刻法实现的纳米级栅格图案。因此，其优点在于，提高了生产率，并且减少了生产成本。 [0006] 为了使用前述的纳米压印方法来形成栅格图案，首先，应当制造具有期望形状的图案的模具。在这些模具中，使用硅晶圆或石英制造的模具在加工过程中具有很高的破损频率。因此，为了提高机械性能，提出了如韩国专利公开No.10-2007-0072949中所公开的用于制造镍制电铸模具的技术。图1至图3图示了使用电铸来制造模具的过程，如在韩国专利公开No.10-2007-0072949中公开。参见图1至图3，如图1所示，首先，在基板11上形成栅格图案13来制造主模具。然后，在栅格图案13上形成用于电铸的导电种子层14。此后，使用电铸方法在导电种子层14上形成金属层15，进而最终制造出模具。然而，使用电铸的模具制造方法存在的问题是，很难形成导电种子层14，并且在电铸过程期间在模具的内部形成孔洞16，降低了机械性能和模具的耐久性，并且增大了在从栅格图案13分离所制造的模具期间主模具的破损几率。 发明内容[0007] 技术问题 [0008] 本发明的示例性实施例的一方面提供了一种用于纳米压印的模具，所述模具能降低生产成本，提高工艺效率，并且具有改善的耐用性和可靠性，这些效果是由于通过按照以下方式来生产实现小间距的模具：在基板上形成多个栅格图案；在所述栅格图案上形成金属栅格图案；在所述金属栅格图案上形成镀层；以及将由所述金属栅格图案和所述镀层组成的模具与所述栅格图案分离。 [0009] 技术方案 [0010] 根据本发明的示例性实施例的一方面，提供了一种用于纳米压印的模具的制造方法，所述方法包括：在基板上形成多个栅格图案；在所述栅格图案上形成金属栅格图案；在所述金属栅格图案上形成镀层；以及将由所述金属栅格图案和所述镀层组成的模具与所述栅格图案分离。 [0011] 在根据本发明的示例性实施例的用于纳米压印的模具的制造方法中，形成所述栅格图案可以包括：使用紫外线固化树脂涂覆所述基板，从而形成栅格基底层；使用压印模具挤压所述栅格基底层；以及对所述栅格基底层照射紫外线，从而将所述栅格基底层固化。 [0012] 在根据本发明的示例性实施例的用于纳米压印的模具的制造方法中，形成所述栅格图案可以包括：使用热固化树脂涂覆所述基板以形成栅格基底层；使用经加热的压印模具挤压所述栅格基底层以将所述栅格基底层固化。 [0013] 在根据本发明的示例性实施例的用于纳米压印的模具的制造方法中，所述栅格图案的宽度可以形成在20nm至200nm的范围内。 [0015] 在根据本发明的示例性实施例的用于纳米压印的模具的制造方法中，所述金属材料可以是由Ni或Ni合金形成的。 [0017] 在根据本发明的示例性实施例的用于纳米压印的模具的制造方法中，形成所述金属栅格基底层可以通过对所述栅格图案之间的整个空间进行填充或者在所述栅格图案上沉积所述金属材料以提供预定的空间来完成。 [0018] 在根据本发明的示例性实施例的用于纳米压印的模具的制造方法中，所述湿法刻蚀工艺可以刻蚀形成在所述栅格图案之间的所述金属栅格基底层。 [0019] 在根据本发明的示例性实施例的用于纳米压印的模具的制造方法中，所述湿法刻蚀工艺还可以刻蚀所述金属栅格基底层形成在所述栅格图案上的一部分。 [0020] 在根据本发明的示例性实施例的用于纳米压印的模具的制造方法中，所述金属栅格图案的截面可以具有多边形、半圆形和半椭圆形中的至少一种形状。 [0021] 在根据本发明的示例性实施例的用于纳米压印的模具的制造方法中，形成所述镀层可以通过电铸法来完成。 [0022] 在根据本发明的示例性实施例的用于纳米压印的模具的制造方法中，所述镀层可以是由与所述金属栅格图案的材料相同的材料形成的，例如，Ni或Ni合金。 [0023] 有益效果 [0024] 根据本发明的示例性实施例，可以制造由金属材料形成的具有小于200nm的小间距的模具。特别地，可以制造由镍形成的模具。因此，其优点在于，可以提供具有改善的耐久性和可靠性的用于纳米压印的模具。 [0025] 此外，根据本发明的示例性实施例，使用简单的电铸法可以制造具有改善的耐久性和可靠性的用于纳米压印的模具。因此，其优点在于，由于没有执行单独的复杂过程，所以提高了制造工艺的效率，并且降低了模具的生产成本。附图说明 [0027] 图1至图3是制造过程图，简要地示出了根据常规技术的制造模具的方法。 [0028] 图4是流程图，示出了根据本发明的示例性实施例的用于纳米压印的模具的制造方法。 [0029] 图5至图12是制造过程图，示出了根据本发明的另一个示例性实施例的用于纳米压印的模具的制造方法。 具体实施方式[0030] 以下将参照附图来更加完整地描述根据本发明的示例性实施例，使得本发明所属领域的普通技术人员能够容易地实施本发明的示例性实施例。本文中描述的示例性实施例以及附图中图示的元件仅仅是本发明的一个优选示例性实施例。应当理解，在提交本申请时存在可以用于替代这些实施例和元件的多种等同形式和修改。此外，当涉及到对优选的示例性实施例的操作原理的详细说明时，当考虑到有关公知的功能或元件的详细说明会不必要地模糊本发明的示例性实施例的要旨时，就省略这些详细说明。以下将描述的术语是在考虑了本发明的示例性实施例的功能的情况下定义的术语。各术语的意思应当根据整个说明书中描述的内容进行理解。在全部附图中，完成彼此相同的功能和操作的构成元件用相同的附图标记来指代。 [0031] 图4是流程图，示出了根据本发明的示例性实施例的用于纳米压印的模具的制造方法。 [0032] 参见图4，根据本发明的本示例性实施例的用于纳米压印的模具的制造方法可以包括：在基板上形成栅格图案(S1)；在所述栅格图案上形成金属栅格图案(S3)；在所述金属栅格图案上形成镀层(S5)；以及将由所述金属栅格图案和所述镀层组成的模具与所述栅格图案分离(S7)。 [0033] S1步骤中使用的基板可以由透明基板构成。至于透明基板的材料，可以使用由例如玻璃、石英、丙烯酸类、PC、PET等多种聚合物形成的塑料和蓝宝石。除此之外，还可以使用多种材料。同时，栅格图案指的是包括凸起图案以及形成在各凸起图案之间的凹槽的概念，并且周期指的是一个栅格图案与相邻的栅格图案之间的距离。以下将会说明形成多个栅格图案的过程。 [0034] 可以通过纳米压印方法来完成形成所述栅格图案的过程。也就是说，在基板上涂覆聚合物树脂以形成栅格基底层。 [0035] 这里，涂覆聚合物树脂可以通过使用旋涂法、点胶涂覆法(die coating method)、辊涂法、浸涂法、浇铸法、网版印刷法、转移印花法等之一来完成。更优选地，涂覆可以通过(但不限于)旋涂法、点胶涂覆法、辊涂法之一来完成。 [0036] 同时，关于聚合物树脂，可以使用紫外线固化树脂或热固化树脂。例如，当使用紫外线固化树脂时，在形成栅格基底层之后，具有多个凹槽部分和凸起部分的压印模具在栅格基底层的上部对准。这里，压印模具的多个凹槽部分和凸起部分具有通过使凹槽部分和凸起部分以固定间隔彼此分隔开的形状重复排列而形成的形状。进而，压印模具的凹槽与用于形成栅格图案的位置相对应。 [0037] 此后，在按压压印模具的凹槽和栅格基底层使得它们彼此接触之后，通过照射紫外线来完成光固化。因此，在基板的上部上，在与压印模具的凹槽相对应的部分上形成多个栅格图案。此时，凹槽的宽度W可以在20nm至200nm的范围内变化，但是所述宽度不限于此。其目的是在与凹槽相对应的部分中形成宽度在20nm至200nm的范围内变化的栅格图案。然而，这仅仅是一个实例，并且可以考虑随后将会形成的用于纳米压印的模具的宽度来自然地选择压印模具的凹槽的宽度和栅格图案的宽度。 [0038] 同时，前述示例性实施例说明了形成栅格基底层的聚合物树脂是紫外线固化树脂的情形，但是也可以使用热固化树脂。因此，本发明的示例性实施例的栅格图案可以按照以下方式形成：通过使用经加热的压印模具挤压栅格基底层来完成热固化。 [0039] 在形成所述栅格图案之后，在所述栅格图案上形成金属栅格图案(S3)。 [0040] 这里，金属栅格图案被定义为包括在栅格图案的上部上形成的图案的统称。形成本发明的示例性实施例的金属栅格图案可以按照以下方式来完成。首先，通过使用目前已经开发并商业化或者根据未来的技术发展可以实施的所有的沉积方法例如，溅射法、化学气相沉积法、蒸镀法等，在所述栅格图案上沉积金属材料来形成金属栅格基底层。此时，所沉积的金属材料可以包括具有导电性的Ni、Al、Au、Ag、Cr、Cu中的至少一种或它们的合金。优选地使用Ni或Ni合金。其目的是提高随后将会形成的用于纳米压印的模具的耐久性和脱模性能。 [0041] 金属栅格图案可以通过以下方式来形成：形成金属栅格基底层；然后执行刻蚀工艺来刻蚀栅格图案之间的间隔空间。这里，刻蚀的部分可以是栅格图案之间的间隔空间，并且根据需要，还可以刻蚀形成在栅格图案上的金属栅格基底层的一部分。同时，对于前述刻蚀工艺，可以使用湿法刻蚀工艺。此时，通过调节湿法刻蚀时间可以调节金属栅格图案的宽度和厚度。据此形成的本发明的实施例的金属栅格图案可以具有细小的凸起图案以固定的周期排列的结构。 [0042] 同时，金属栅格图案的截面形状可以形成为多种结构，例如，四边形、三角形、半圆形等。所述形状还可以形成为三角形、四边形、正弦波形等。也就是说，金属栅格图案可以形成为在一个侧向上具有固定周期的形状，与截面的结构无关。 [0043] 在形成金属栅格图案之后，在金属栅格图案上形成镀层(S5)。镀层的形成使用电铸法来完成。此外，对于电铸材料，可以使用与前述金属栅格图案的材料相同的材料。具体地，可以使用Ni或Ni合金。 [0044] 在使用镍来执行电铸的情况下，由于各金属栅格图案之间的距离很窄，所以镍在水平方向上的生长受到限制，因而镍在垂直方向上生长。此外，生长以放射状的方式进行。因此，当镍最终长大到固定高度时，形成在金属栅格图案上的镀层彼此连接。因此，可以最终获得具有以下结构的模具：金属栅格图案形成在镀层的下部。 [0045] 在形成镀层之后，从基板和栅格图案分离具有前述镀层和金属栅格图案的模具(S7)，从而能够获得用于纳米压印的模具。 [0046] 通过前述方法制造的本发明的实施例的用于纳米压印的模具可以实施为小于200nm的小间距。特别地，在使用镍来制造用于纳米压印的模具的情况中，其优点在于，可以提高耐久性和可靠性。 [0047] 此外，随着用于纳米压印的模具的脱模性能的提高，可以减小在分离过程期间可能发生的主模具(基板和栅格图案)破损的几率。因此，在制造过程中形成的基板上形成的栅格图案可以在用于纳米压印的模具的制造过程期间重复利用，从而额外实现经济利益，例如更大程度地降低生产成本。 [0048] 此外，根据本发明的示例性实施例，使用简单的电铸法可以制造具有改善的耐用性的用于纳米压印的模具，所以具有的效果是，由于没有执行单独的复杂工艺，所以提高了制造工艺的效率，并且降低了生产成本。 [0049] 图5至图12是制造过程图，示出了根据本发明的示例性实施例的用于纳米压印的模具的制造方法。 [0050] 参见图4至图12，如图5所示，基板110涂覆有聚合物树脂以形成栅格基底层130。 [0051] 此后，如图6所示，压印模具210布置在栅格基底层130的上部上。这里，如同之前在图4的说明中所述，压印模具210具有以固定的间隔布置的多个凸起部分211以及形成在各凸起部分之间的多个凹槽。这里，凹槽的宽度可以在20nm至200nm的范围内，但是所述宽度不限于此，如同之前在图4的说明中所述。 [0052] 此外，栅格图案131可以通过以下方式形成：使用压印模具210挤压栅格基底层130的上部，如图7所示；并且随后从栅格基底层分离压印模具210，如图8所示。此时，在使用压印模具310挤压栅格基底层130之后并且在从栅格基底层分离压印模具之前，当形成栅格基底层130的材料是热固化树脂时，执行热固化工艺，并且当所述材料是紫外线固化树脂时，通过照射紫外线来执行光固化工艺。 [0053] 金属栅格基底层140通过以下方式形成：形成栅格图案；并且随后在栅格图案131上沉积金属材料，如图9所示。此时，金属栅格基底层140可以形成为使得，如图9所示，各栅格图案131之间的空间被全部填满，或者附图并未示出，但是金属栅格基底层可以具有形成在各栅格图案131之间的固定空间。由于该固定空间设置在各栅格图案131之间，所以在随后将会进行的湿法刻蚀工艺期间可以平稳地刻蚀金属栅格基底层140。 [0054] 这里，通过使用目前已经开发并商业化或者根据未来的技术发展可以实施的所有沉积方法，例如，溅射法、化学气相沉积法、蒸镀法等，可以沉积在栅格图案131上所沉积的金属材料。此外，该金属材料可以包括具有导电性的Ni、Al、Au、Ag、Cr、Cu中的至少一种以及它们的合金。如同之前在图4的说明中所述，优选地使用Ni或Ni合金。 [0055] 如图10所示，金属栅格图案150可以通过以下方式形成：形成金属栅格基底层140；然后使用干法刻蚀工艺来刻蚀各栅格图案131之间的空间A。此时，如同之前在图4的说明中所述，通过调节干法刻蚀的时间可以调节金属栅格图案150的宽度和厚度。 [0056] 在形成金属栅格图案150之后，在金属栅格图案150上形成镀层170。此时，对于用于形成镀层的材料，可以使用与形成金属栅格图案150的材料相同的材料。特别地，如同之前在图4的说明中所述，可以使用Ni或Ni合金。在执行电铸期间，由于各金属栅格图案150之间的距离很窄，所以镀层在水平方向上的生长受到限制，因而镀层在垂直方向上生长。此外，生长以放射状的方式进行。当镀层长大到固定高度时，如图11所示，可以形成具有以下形状的镀层170：其中镀层连接到金属栅格图案150上。因此，可以最终获得具有以下结构的模具300，其中金属栅格图案150形成在镀层170的下部，如同之前在图4的说明中所述。 [0057] 当在栅格图案131上形成模具300以及随后从基板110和栅格图案131分离模具时，可以获得如图12所图示的用于纳米压印的模具300。 [0058] 如此前所述，在本发明的详细描述中，由于已经描述了本发明的详细示例性实施例，所以应当理解的是，本领域的技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的前提下进行多种修改和变化。因此，应当理解，上述内容是为了说明本发明并且不应当被理解为限制所公开的特定实施例，并且对公开的实施例的修改以及其它实施例旨在包括在所附权利要求书及其等同形式的范围内。 |
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