CN109739067A - 一种纳米压印模具及其制作方法和纳米压印方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纳米压印模具及其制作方法和纳米压印方法，用于使得纳米压印模具脱模后无残胶留存，提升后续工艺的乾刻均匀性。其中的纳米压印模具，包括：支撑基底；压印层，所述压印层上背离所述支撑基板的一面具有与预设图形相对应的凸起结构，所述凸起结构对应的区域为吸光区域，相邻的凸起结构之间形成透光区域。

Description

一种纳米压印模具及其制作方法和纳米压印方法

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具及其制作方法和纳米压印方法。

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，将纳米压印模具和衬底基板对准完成后，将纳米压印模具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。

为此，通常采用硬掩膜hardmask搭配二次乾刻的方式来改善残胶不均匀所造成的乾刻不良，增加了硬掩膜层的制备工艺和二次乾刻的工艺，从而增加了工艺的复杂度。

发明内容

本申请实施例提供一种纳米压印模具及其制作方法和纳米压印方法，用于使得纳米压印模具脱模后无残胶留存，提升后续工艺的乾刻均匀性。

第一方面，本申请实施例提供了一种纳米压印模具，该纳米压印模具包括：

支撑基底；

压印层，所述压印层上背离所述支撑基板的一面具有与预设图形相对应的凸起结构，所述凸起结构对应的区域为吸光区域，相邻的凸起结构之间形成透光区域。

本申请实施例提供的纳米压印模具的压印层上具有与预设图形相对应的凸起结构，该凸起结构对应的区域为吸光区域，相邻的凸起结构之间形成透光区域。当采用该纳米压印模具压印基板时，光线透过透光区域使得基板上的压印胶固化；而凸起结构吸收光线，从而透过吸光区域的光线较少，那么与吸光区域对应的压印胶就不会被固化，这样待压印压印胶后，可以直接通过溶剂溶解基板上未被固化的压印胶，以尽量避免基板脱模后存在残胶不均匀的现象。

在一种可能的实施方式中，所述支撑基底与所述压印层为一体成型结构，所述一体成型结构通过吸光材料制成；

其中，所述支撑基底的透光率大于或等于50％。

本申请实施例中，支撑基底和压印层可以是一体成型结构，以尽量简化制作压印层的工艺。

在一种可能的实施方式中，所述支撑基底为透光基底，所述压印层采用吸光材料制成。

本申请实施例中，支撑基底可以是透光基底，压印层采用吸光材料制成，这样位于压印层的相邻的凸起结构之间的透光区域的吸光材料较少，甚至没有吸光材料，以尽量提高光线透过透光区域的透过率，提高压印胶的固化效率。

在一种可能的实施方式中，所述压印层包括：

位于背离所述支撑基底的一面的结构层，其中，所述结构层具有与所述凸起结构相对应的遮光件，所述遮光件在所述支撑基底的正投影与所述吸光区域相互重合；

位于所述结构层中相邻的遮光件之间，以及位于所述结构层远离所述支撑基底一侧的平坦化层；

位于所述平坦化层远离所述支撑基底一侧，且具有所述凸起结构的凸起结构层。

在一种可能的实施方式中，所述遮光件为黑矩阵，或者，所述遮光件由吸光材料制成。

本申请实施例可以利用设置与凸起结构所在位置对应的遮光件实现凸起结构的遮光作用，该遮光件可以是黑矩阵或者吸光材料，较为灵活，同时提高了光线透过透光区域的透过率，提高了压印胶的固化效率。

第二方面，本申请实施例提供了一种纳米压印模具的制作方法，该方法包括：

提供支撑基底，并在所述支撑基板的一面形成压印层；

其中，所述压印层具有与预设图形相对应的凸起结构，所述凸起结构对应的区域为吸光区域，相邻的凸起结构之间形成透光区域。

在一种可能的实施方式中，提供支撑基底，并在所述支撑基底的一面形成压印层，包括：

在模板载体上沉积一层遮光层，其中，所述遮光层由吸光材料制成；

对位于所述透光区域的部分遮光层进行刻蚀，形成一体成型的所述支撑基底和所述压印层。

在一种可能的实施方式中，提供支撑基底，并在所述支撑基底的一面形成压印层，包括：

在模板载体上沉积一层透光层，形成所述支撑基底；

在所述支撑基底的一面沉积一层遮光层，其中，所述遮光层采用吸光材料制成；

对位于所述透光区域的部分遮光层进行刻蚀，形成所述压印层。

在一种可能的实施方式中，在所述支撑基板的一面形成压印层，包括：

在背离所述支撑基底的一面沉积一层结构层，其中，所述结构层具有多个遮光件；

在所述结构层中相邻的遮光件之间，以及所述结构层远离所述支撑基底一侧沉积一层平坦化层；

在所述平坦化层远离所述支撑基底一侧沉积一层压胶层；

对所述压胶层进行刻蚀，形成具有与预设图形相对应的凸起结构，所述凸起结构对应的区域为吸光区域，相邻的凸起结构之间形成透光区域，且所述吸光区域与所述遮光件在所述支撑基底的正投影相互重合，形成所述压印层。

第三方面，本申请实施例提供了一种纳米压印方法，该方法包括：

采用如第一方面任一项所述的纳米压印模具与涂覆有纳米压印胶层的基板对位；

将所述纳米压印模具压入所述纳米压印胶层；

在所述纳米压印模具一侧照射紫外光，通过所述紫外光固化位于所述透光区的所述纳米压印胶层；

通过溶剂溶解所述基板上的纳米压印胶层中未被固化的部分纳米压印胶层，形成所述预设图形。

附图说明

图1为现有技术提供的残胶不均匀现象的示意图；

图2为本申请实施例提供的纳米压印模具的一种结构示意图；

图3为本申请实施例提供的纳米压印模具的一种结构示意图；

图4为本申请实施例提供的纳米压印模具的一种结构示意图；

图5为本申请实施例提供的纳米压印模具的一种结构示意图；

图6为本申请实施例提供的纳米压印模具的制作方法的流程示意图；

图7为本申请实施例提供的纳米压印模具的制作过程中相应的一种结构示意图；

图8为本申请实施例提供的纳米压印模具的制作过程中相应的一种结构示意图；

图9为本申请实施例提供的纳米压印方法的流程示意图；

图10-图11分别为本申请实施例所示的纳米压印过程中相应的结构示意图；

图12为现有技术所示的纳米压印过程中相应的结构示意图；

图13为本申请实施例所示的纳米压印过程中相应的结构示意图。

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，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

目前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，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新的纳米压印模具，该纳米压印模具的压印层上具有与预设图形相对应的凸起结构，该凸起结构对应的区域为吸光区域，相邻的凸起结构之间形成透光区域。当采用该纳米压印模具压印基板时，光线透过透光区域使得基板上的压印胶固化；而凸起结构吸收光线，从而透过吸光区域的光线较少，那么与吸光区域对应的压印胶就不会被固化，这样待压印压印胶后，可以直接通过溶剂溶解基板上未被固化的压印胶，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具及其制作方法和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具，该纳米压印模具包括支撑基底10和压印层20，其中，压印层上背离支撑基底10的一面具有与预设图形相对应的凸起结构201，凸起结构201对应的区域为吸光区域A，相邻的凸起结构201之间形成透光区域B。图1中当采用该纳米压印模具压印基板时，光线透过透光区域B使得基板上的压印胶固化，但是光线被凸起结构201吸收，那么与吸光区域A对应的压印胶就不会被固化，这样待压印压印胶后，可以直接通过溶剂溶解基板上未被固化的压印胶，以尽量避免基板脱模后存在残胶不均匀的现象。

本申请实施例提供的上述压印层20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，支撑基底10与压印层20可以采用吸光材料制成一体成型结构，以尽量简化制作压印层的工艺。吸光材料可以是2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑、2-(2’-羟基-3’，5’-二叔苯基)-5-氯化苯并***等，或者其他可能的材料。

不同剂量的吸光材料会导致光的透光率也所有不同。所以，本申请实施例中，吸光材料的用量可以根据光的透光率具体设置。在一种可能的实施方式中，支撑基底10沿纳米压印模具的厚度小于压印层20沿纳米压印模具的厚度，也就是支撑基底10使用的吸光材料少于压印层20所使用的吸光材料，以尽量使得压印层20的凸起结构201的透光率尽可能的小，而支撑基底10的透光区域的透光率较大。例如，支撑基底10的透光区域的透光率大于或等于50％，压印层20的凸起结构201的透光率小于或等于0.1％。

第二种实现方式：

请参见图4，支撑基底10可以为透光基底，也就是尽量保证100％的透光率，压印层20可以采用吸光材料制成，这样位于压印层20的相邻的凸起结构201之间的透光区域的吸光材料就尽可能的较少，以提高纳米压印模具的透光区域的透光率。

或者，在支撑基底10的一面，采用吸光材料制作多个凸起结构201，形成压印层20，这样位于压印层20的相邻的凸起结构201之间的透光区域不存在吸光材料，从而使得纳米压印模具的透光区域的透光率可以达到100％，提高了纳米压印模具的压印效率。其中，图4以位于压印层20的相邻的凸起结构201之间的透光区域不存在吸光材料为例。

第三种实现方式：

请参见图5，支撑基底10可以是透光基底，压印层20可以包括位于背离支撑基底10的一面的结构层30，其中，结构层30具有与凸起结构201相对应的遮光件301，遮光件301在支撑基底10的正投影与吸光区域相互重合；压印层20还包括位于结构层30中相邻的遮光件301之间，以及位于结构层30远离支撑基底10一侧的平坦化层40，以及包括位于平坦化层40远离支撑基底10一侧，且具有凸起结构201的凸起结构层50。

其中，遮光件301可以是黑矩阵或者由吸光材料制成。即本申请实施例可以利用设置与凸起结构201所在位置对应的遮光件301实现凸起结构201的遮光作用，较为灵活。且支撑基底10是透光基底，平坦化层40也可以是透光材料制成，凸起结构层50可以通过吸光材料制成，或者，凸起结构层50也可以通过透光材料制成，也就是凸起结构201可以是吸光的，也可以是透光的，即这种实现方式下，对凸起结构201的制作材料不作限制，易于制作。当凸起结构层50采用透光材料制成，那么纳米压印模具的透光区域的透光率尽可能的接近100％，例如可以达到90％，可见，这种实现方式同时还可以提高了线透过透光区域的透过率，提高了压印胶的固化效率。

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具的制作方法，如图6所示，该制作方法包括以下步骤：

S601、提供支撑基底；

S602、在支撑基板的一面形成压印层；其中，压印层具有与预设图形相对应的凸起结构，凸起结构对应的区域为吸光区域，相邻的凸起结构之间形成透光区域。

需要说明的是，步骤S601和步骤S602没有先后的限制，可以是步骤601和步骤602同时进行，也可以是先进行步骤S601，再进行步骤S602。

具体地，以制作如图3所示的纳米压印模具为例，首先，本申请实施例可以先准备吸光材料，在模板载体上沉积一层遮光层，也就是沉积一层吸光材料形成遮光层。再对位于纳米压印模具所要形成的透光区域的部分遮光层进行刻蚀，形成一体成型的支撑基底10和压印层20。这种制作方式下，步骤S601和步骤S602就是同时进行的。

具体地，以制作如图4所示的纳米压印模具为例，首先，本申请实施例可以在模板载体上采用透光材料沉积一层透光层，形成支撑基底10。再在支撑基底10的一面沉积一层吸光材料，形成遮光层，之后对位于纳米压印模具所要形成的透光区域的部分遮光层进行刻蚀，形成压印层20。这种制作方式下，就是先进行步骤S601，再进行步骤S602。

具体地，以制作如图5所示的纳米压印模具为例，首先可以制作透光的支撑基底10，再在支撑基底10上形成压印层20。

在一种可能的实施方式中，可以选择透明材料，例如聚对苯二甲酸类(Polyethylene terephthalate，PET)来制作支撑基底10。例如，采用PET制作厚度位于0.5um～0.5mm范围内的支撑基底10。之后在背离支撑基底10的一面形成结构层30，例如，采用涂覆的方式在背离支撑基底10的一面沉积一层遮光层，例如沉积一层厚度可以位于5um～20um范围内的黑矩阵或者吸光材料，再通过半导体曝光、显影，形成与预设图像对应的凸起结构201相对应的遮光件301，从而形成结构层30。其中，一个凸起结构201对应一个遮光件301。得到如图7所示的结构。

紧接着在结构层30中相邻的遮光件301之间，以及结构层30远离支撑基底10一侧沉积一层平坦化层40。例如，在结构层30中的相邻的遮光件301之间，以及结构层30远离支撑基底10一侧涂敷一层厚度位于1um～0.5mm范围内的混合物，以形成平坦化层40，得到如图8所示的结构。在一种可能的实施方式中，该混合物中可以包含聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS)基质，以及固化剂。由于PDMS具有较高弹性及较优的光透过性，所以该平坦化层40可以作为Buffer层。本申请实施例中的涂敷的方式可以是如下方式中的任意一种：spin coating/slit/slot die方式。

制作平坦化层40之后，在平坦化层40远离支撑基底10一侧沉积一层压胶层，再对压胶层进行刻蚀，形成具有与预设图形相对应的凸起结构201，凸起结构201对应的区域为吸光区域，相邻的凸起结构201之间形成透光区域，且吸光区域与遮光件301在支撑基底10的正投影相互重合，形成凸起结构层50。

具体地，在平坦化层40远离支撑基底10的表面涂敷一层厚度位于3um～4um范围内的压印胶。涂覆方式可以为Spin Coating、Slit、IJP或者Slot die精确涂胶方式。压印胶可以包含单体树脂、预聚物、光引发剂及其他添加剂，单体树脂可以为丙烯酸酯类树脂、环氧树脂等。之后利用母模板精确对位对压印胶进行压印、曝光、脱模等，形成具有凸起结构20的凸起结构层50，获得如图5所示的结构。

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具的纳米压印方法，如图9所示，结合图2-图8以及图10-图13，该压印方法包括以下步骤：

S901、采用上述的纳米压印模具与涂覆有纳米压印胶层的基板对位；

S902、将纳米压印模具压入纳米压印胶层；

S903、在纳米压印模具一侧照射紫外光，通过紫外光固化位于透光区域的纳米压印胶层；

S904、通过溶剂溶解基板上的纳米压印胶层中未被固化的部分纳米压印胶层，形成预设图形。

本发明实施例在采用纳米压印模具的紫外纳米压印时，首先采用如图3或图4所示的纳米压印模具与涂覆纳米压印胶层100的基板60对位，然后将纳米压印模具压入纳米压印胶层100，如图10所示，再在纳米压印模具一侧照射紫外光，固化纳米压印胶层100，如图10所示。其中。图10还示意了纳米压印模具的模具载体200、以及基板60的基板载体300，箭头方向示意紫外光照射方向。固化纳米压印胶层100之后，对基板60进行脱模处理，最后通过溶剂溶解基板60上未被固化的纳米压印胶层100，获得如图11所示的结构。其中，图11中的箭头方向示意溶剂清洗方向。采用该纳米压印模具压印基板30时，紫外光只能透过透光区域B，而遮光区域A禁止紫外光透过或紫外光的透过率较低，从而与遮光区域A对应的压印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上未被固化的压印胶，以尽量避免基板30脱模后存在残胶不均匀的现象。

请参见图12，为采用现有技术提供的纳米压印模具进行压印的过程示意图，从图12中可以看出，采用现有技术提供的纳米压印模具进行压印，脱模后，基板30存在残胶不均匀的现象，所以需要采用硬掩膜hardmask搭配二次乾刻的方式来改善残胶不均匀所造成的乾刻不良。因此，图12中，纳米压印胶层100远离基板60的一侧需要设置hardmask层70，以对纳米压印胶层100上的残胶进行乾刻，工艺较为复杂。其中，图12箭头指向依次为压印时状态、脱模后状态和hardmask乾刻后状态。

下面再以采用的纳米压印模具为图5所示的结构为例介绍纳米压印过程。

请参见图13，纳米压印模具与涂覆纳米压印胶层100的基板60对位之后，然后将纳米压印模具压入纳米压印胶层100，再在纳米压印模具一侧照射紫外光，固化纳米压印胶层100。固化纳米压印胶层100之后，对基板60进行脱模处理，最后通过溶剂溶解基板60上未被固化的纳米压印胶层100，获得所要的结构。其中。图13中箭头方向依次示意对位状态、光照状态、脱模后状态和残胶清洗后状态。

综上，本申请实施例提供的纳米压印模具压印基板时，光线透过透光区域使得基板上的压印胶固化，而凸起结构吸收光线，从而透过吸光区域的光线较少，那么与吸光区域对应的压印胶就不会被固化，这样待压印压印胶后，可以直接通过溶剂溶解基板上未被固化的压印胶，以尽量避免基板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)

1.一种纳米压印模具，其特征在于，包括：

支撑基底；

压印层，所述压印层上背离所述支撑基板的一面具有与预设图形相对应的凸起结构，所述凸起结构对应的区域为吸光区域，相邻的凸起结构之间形成透光区域。

2.如权利要求1所述的纳米压印模具，其特征在于，所述支撑基底与所述压印层为一体成型结构，所述一体成型结构通过吸光材料制成；

其中，所述支撑基底的透光率大于或等于50％。

3.如权利要求1所述的纳米压印模具，其特征在于，所述支撑基底为透光基底，所述压印层采用吸光材料制成。

4.如权利要求1所述的纳米压印模具，其特征在于，所述压印层包括：

位于背离所述支撑基底的一面的结构层，其中，所述结构层具有与所述凸起结构相对应的遮光件，所述遮光件在所述支撑基底的正投影与所述吸光区域相互重合；

位于所述结构层中相邻的遮光件之间，以及位于所述结构层远离所述支撑基底一侧的平坦化层；

位于所述平坦化层远离所述支撑基底一侧，且具有所述凸起结构的凸起结构层。

5.如权利要求4所述的纳米压印模具，其特征在于，所述遮光件为黑矩阵，或者，所述遮光件由吸光材料制成。

6.一种纳米压印模具的制作方法，其特征在于，包括：

提供支撑基底，并在所述支撑基板的一面形成压印层；

其中，所述压印层具有与预设图形相对应的凸起结构，所述凸起结构对应的区域为吸光区域，相邻的凸起结构之间形成透光区域。

7.如权利要求6所述的制作方法，其特征在于，提供支撑基底，并在所述支撑基底的一面形成压印层，包括：

在模板载体上沉积一层遮光层，其中，所述遮光层由吸光材料制成；

对位于所述透光区域的部分遮光层进行刻蚀，形成一体成型的所述支撑基底和所述压印层。

8.如权利要求6所述的制作方法，其特征在于，提供支撑基底，并在所述支撑基底的一面形成压印层，包括：

在模板载体上沉积一层透光层，形成所述支撑基底；

在所述支撑基底的一面沉积一层遮光层，其中，所述遮光层采用吸光材料制成；

对位于所述透光区域的部分遮光层进行刻蚀，形成所述压印层。

9.如权利要求6所述的制作方法，其特征在于，在所述支撑基板的一面形成压印层，包括：

在背离所述支撑基底的一面沉积一层结构层，其中，所述结构层具有多个遮光件；

在所述结构层中相邻的遮光件之间，以及所述结构层远离所述支撑基底一侧沉积一层平坦化层；

在所述平坦化层远离所述支撑基底一侧沉积一层压胶层；

对所述压胶层进行刻蚀，形成具有与预设图形相对应的凸起结构，所述凸起结构对应的区域为吸光区域，相邻的凸起结构之间形成透光区域，且所述吸光区域与所述遮光件在所述支撑基底的正投影相互重合，形成所述压印层。

10.一种纳米压印方法，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具与涂覆有纳米压印胶层的基板对位；

将所述纳米压印模具压入所述纳米压印胶层；

在所述纳米压印模具一侧照射紫外光，通过所述紫外光固化位于所述透光区域的所述纳米压印胶层；

通过溶剂溶解所述基板上的纳米压印胶层中未被固化的部分纳米压印胶层，形成所述预设图形。