膜层的图案化方法、金属线栅偏振结构及其制作方法与流程

本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种膜层的图案化方法、金属线栅偏振结构及其制作方法。

背景技术：

金属线栅偏振器(英文wiregridpolarizer，简称wgp)是由多根平行的金属线条构成的光学器件，wgp中金属线条的宽度为纳米级，金属线条的长度为宏观量级，能够进行偏光。为了降低器件厚度，现有液晶显示器件可以采用集成于基板的wgp，替换额外贴合于基板的偏光片，以提高产品性能。

wgp的制作需要采用高精度的光刻技术或纳米压印技术，现有一种wgp制作方法如下：在玻璃基板上形成一层金属层；在金属层上制作一层sio2层；在sio2层上形成一层压印胶；采用软模板对压印胶进行压印固化，使压印胶上形成多个平行布置的条状凹槽；对未被压印胶覆盖的sio2层进行干刻蚀，以除去未被压印胶覆盖的sio2层，以形成sio2掩膜；对未被sio2掩膜覆盖的金属层进行刻蚀，然后去除sio2掩膜，从而得到wgp。

在上述对金属层进行图案化的过程中，制作sio2掩膜费时费力，且sio2掩膜的图形精度由压印和sio2层刻蚀两步决定，精度较低，导致最终形成的金属层图案的精度较低。

技术实现要素：

为了解决现有技术对金属层进行图案化的过程中，制作sio2掩膜费时费力，且sio2掩膜精度低，导致金属层图案的精度较低，本发明实施例提供了一种膜层的图案化方法、金属线栅偏振结构及其制作方法。所述技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种膜层的图案化方法，所述方法包括：

在金属层上形成压印胶层；

对所述压印胶层进行压印以形成凹槽，使得部分所述金属层从所述凹槽的底部露出；

对露出的所述金属层进行表面处理，使露出的所述金属层的表面形成含有所述金属层包含的元素的抗刻蚀层；

对所述压印胶层和表面处理后的所述金属层进行刻蚀，以除去所述压印胶层以及表面未形成所述抗刻蚀层的所述金属层，并保留表面形成抗刻蚀层的金属层，得到具有图案的金属层。

在本发明实施例的一种实现方式中，所述对露出的所述金属层进行表面处理，使露出的所述金属层的表面形成含有所述金属层包含的元素的抗刻蚀层，包括：

对露出的所述金属层的表面进行氧化处理，使露出的所述金属层的表面形成金属氧化物；

或者，所述对露出的所述金属层进行表面处理，使露出的所述金属层的表面形成含有所述金属层包含的元素的抗刻蚀层，包括：

对露出的所述金属层的表面进行氮化处理，使露出的所述金属层的表面形成金属氮化物。

在本发明实施例的另一种实现方式中，在对所述压印胶层进行压印之后，所述方法还包括：

对所述压印胶层进行刻蚀，直至部分所述金属层从所述凹槽的底部露出。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述对所述压印胶层进行刻蚀，包括：

采用等离子体刻蚀工艺对所述压印胶层进行刻蚀，以除去位于所述凹槽的底部的压印胶层。

在本发明实施例的另一种实现方式中，对所述压印胶层进行刻蚀时，采用的刻蚀气体包括甲烷、氯化硼和氧气的混合气体。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述方法还包括：在对所述压印胶层进行刻蚀后，检测位于所述凹槽下方的所述金属层是否露出。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述方法还包括：当位于所述凹槽下方的所述金属层未露出时，再次对所述压印胶层进行刻蚀。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述对所述压印胶层和表面处理后的所述金属层进行刻蚀，包括：

采用等离子体刻蚀工艺对所述压印胶层和表面处理后的所述金属层进行刻蚀。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述对所述压印胶层进行压印以形成凹槽，包括：

采用软模板对所述压印胶层进行压印，所述软模板为聚二甲基硅氧烷模板。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述压印胶层的厚度为50nm～50um。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述金属层为铝层。

第二方面，本发明实施例还提供了一种金属线栅偏振器制作方法，所述方法包括：

在衬底基板上形成金属层；

在所述金属层上形成压印胶层；

对所述压印胶层进行压印以形成多条平行间隔布置的条状凹槽，使得所述金属层从所述条状凹槽的底部露出；

对露出的所述金属层进行表面处理，使露出的所述金属层的表面形成含有所述金属层包含的元素的抗刻蚀层；

对所述压印胶层和表面处理后的所述金属层进行刻蚀，以除去所述压印胶层以及表面未形成所述抗刻蚀层的所述金属层，并保留表面形成抗刻蚀层的金属层，得到金属线栅偏振器。

在本发明实施例的一种实现方式中，所述金属层为铝层。

第三方面，本发明实施例还提供了一种金属线栅偏振器，所述金属线栅偏振器包括多根平行布置的线条，每根线条包括金属层和重叠设置在所述金属层上的含有所述金属层包含的元素的抗刻蚀层。

在本发明实施例的一种实现方式中，所述抗刻蚀层为金属氧化物层或金属氮化物层。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述金属层和所述抗刻蚀层的厚度之和为50～200nm，所述抗刻蚀层的厚度小于100埃。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

该方案通过对金属层进行表面处理形成含有所述金属层包含的元素的抗刻蚀层，采用该抗刻蚀层作为掩膜，掩膜制作方便，相比于制作sio2掩膜，能够减少金属层图案化的成本和时间，同时制作该掩膜时，直接对凹槽内的金属层进行表面处理，掩膜的位置不会出现偏离，避免了制作sio2掩膜位置精度较低带来的问题，提高了膜层图案化的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种膜层的图案化方法流程图；

图2是本发明实施例提供的另一种膜层的图案化方法流程图；

图3是本发明实施例提供的一种wgp制作方法的流程图；

图4-图10是本发明实施例提供的wgp制作过程中的结构示意图；

图11是本发明实施例提供的一种wgp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，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图1是本发明实施例提供的一种膜层的图案化方法流程图，参见图1，该方法包括：

步骤101：在金属层上形成压印胶层。

其中，金属层为需要进行图案化的金属层，例如可以是形成于衬底基板上，用于制作wgp的金属层，也可以是在制作tft的过程中用于形成tft电极的金属层。

步骤102：对压印胶层进行压印以形成凹槽，使得部分金属层从凹槽的底部露出。

具体地，该凹槽通过软模板进行压印工艺形成，软模板上设置有压印图形，压印图形为布置在软模板表面上的凹槽，凹槽的形状与需要形成在金属层上的镂空的图案相同，例如在制作wgp时，压印图形包括多条平行间隔设置的凹槽。

步骤103：对露出的金属层进行表面处理，使露出的金属层的表面形成含有金属层包含的元素的抗刻蚀层。

该步骤通过对金属层进行表面处理以在金属层的表面形成含有金属层包含的元素的抗刻蚀层，采用该抗刻蚀层作为掩膜。

步骤104：对压印胶层和表面处理后的金属层进行刻蚀，以除去压印胶层以及表面未形成抗刻蚀层的金属层，并保留表面形成抗刻蚀层的金属层，得到具有图案的金属层。

在该步骤中，通过一步刻蚀同时除去压印胶层和未被抗刻蚀层覆盖的金属层，从而只留下被抗刻蚀层覆盖的金属层，在金属层上形成图案。

需要说明的是，本发明实施例提供的膜层图案化方法，除了可以对单层金属层进行图案化，还可以实现多层膜层的同时图案化操作，例如待图案化的膜层包括第一膜层和金属层，通过上述步骤101-103后，在金属层上形成了抗刻蚀层，此时可以利用该抗刻蚀层对金属层和第一膜层进行刻蚀，从而完成图形化。

该方案通过对金属层进行表面处理形成含有金属层包含的元素的抗刻蚀层，采用该抗刻蚀层作为掩膜，掩膜制作方便，相比于制作sio2掩膜，能够减少金属层图案化的成本和时间，同时制作该掩膜时，直接对凹槽内的金属层进行表面处理，掩膜的位置不会出现偏离，避免了制作sio2掩膜位置精度较低带来的问题，提高了膜层图案化的精度。

图2是本发明实施例提供的另一种膜层的图案化方法流程图，参见图2，该方法包括：

步骤201：在金属层上形成压印胶层。

其中，金属层为需要进行图案化的金属层，例如可以是形成于衬底基板上，用于制作wgp的金属层，也可以是在制作tft的过程中用于形成tft电极的金属层。示例性地，该金属层可以为铝层。

在本发明实施例中，压印胶层可以采用沉积的方式形成于金属层上。

其中，压印胶层具体可以采用压印胶形成，采用压印胶进行纳米压印，提高图案化精度。该压印胶层的成分包括亚克力、光引发剂和流平剂等。采用包含有亚克力成分的压印胶，压印方便且成型后固化效果好。

在本发明实施例中，压印胶层的厚度可以为50nm～50um。采用该厚度的压印胶层，厚度不至于过厚，给后续压印和刻蚀工序带来不便，也不至于过薄，导致无法在表面处理时完成对金属层的遮挡。

步骤202：对压印胶层进行压印以形成凹槽。

在本发明实施例中，可以采用软模板对压印胶层进行压印固化，使压印胶层上形成凹槽。

在本发明实施例中，软模板可以为聚二甲基硅氧烷模板。采用聚二甲基硅氧烷材料的软模板，能够方便制作压印图形，进而对压印胶进行压印处理。

其中，软模板上设置有压印图形，压印图形为布置在软模板表面上的凹槽，凹槽的形状与需要形成在金属层上的镂空的图案相同，例如在制作wgp时，压印图形包括多条平行间隔设置的凹槽。

步骤203：对压印胶层进行刻蚀，直至部分金属层从凹槽的底部露出。

在采用软模板对压印胶层进行压印固化后，虽然凹槽已经形成，但是可能会有一定厚度的压印胶的残留，凹槽内的金属层并没有完全露出，凹槽内的部分位置仍然有压印胶覆盖住了金属层，所以需要对压印胶层进行进一步处理(刻蚀)，以使凹槽内的金属层完全露出。值得说明的是，步骤203为可选步骤，仅在凹槽内的部分位置仍然有压印胶覆盖住了金属层时执行，所以在执行步骤203之前，可以先检查凹槽内的金属层是否完全露出。

在本发明实施例中，对压印胶层进行刻蚀可以包括：采用等离子体刻蚀工艺对压印胶层进行刻蚀，以除去位于凹槽的底部的压印胶层。实现对压印胶层的刻蚀，并且由于在对压印胶层进行压印后，压印胶层的凹槽部分厚度远低于非凹槽部分，因此，在将凹槽部分刻蚀完毕后，其他部分的压印胶层仍然具有一定厚度，能够满足后续步骤遮挡金属层的需求。

在对压印胶层进行等离子体刻蚀时，采用的刻蚀气体包括甲烷、氯化硼和氧气的混合气体。由于采用上述刻蚀气体对压印胶进行干刻，不会对金属层起作用，也即不会将金属层刻蚀掉，能够保证金属层不会受到影响。

在本发明实施例中，该方法还包括：在对压印胶层进行刻蚀后，检测位于凹槽下方的金属层是否露出。当位于凹槽下方的金属层未露出时，再次对压印胶层进行刻蚀。通过上述检测以及再刻蚀，能够保证金属层顺利露出。

具体地，检测位于凹槽下方的金属层是否露出可以包括：采用显微镜检测刻蚀后的压印胶层，以确定位于凹槽下方的金属层是否露出。

在上述对压印胶层进行刻蚀的过程中，可以记录从开始刻蚀压印胶层到最终刻蚀完全露出凹槽下方的金属层所花费的总刻蚀时间。在后续对相同结构的膜层进行图案化时，可以根据该刻蚀时间进行刻蚀，实现一步刻蚀到位，不需要再去检查凹槽下方的金属层是否露出，节省时间。

步骤204：对露出的金属层进行表面处理，使露出的金属层的表面形成含有金属层包含的元素的抗刻蚀层。

在本发明实施例的一种实现方式中，步骤204可以包括：对露出的金属层的表面进行氧化处理，使露出的金属层的表面形成金属氧化物，该金属氧化物即为前述抗刻蚀层的一种实现方式。

对露出的金属层的表面进行氧化处理的具体方式如下：将形成有压印胶层和金属层的衬底基板放入腔室，通氧气十分钟以上进行表面处理，使露出的金属层的表面形成金属氧化物。通过将衬底基板放入等离子体增强化学的气相沉积法腔室进行表面处理10分钟以上，能够保证露出的金属层的表面氧化充分，并且采用这种方式形成抗刻蚀层工艺简单，易于制作。其中，用于氧化处理的腔室可以是等离子体增强化学的气相沉积法腔室。

优选地，该氧化处理的时间可以为10-20分钟，例如10分钟，一方面，该氧化时间可以达到金属层表面氧化的目的，另一方面，避免氧化时间过长造成整个制作过程时间成本过大，同时造成金属氧化物厚度过大影响金属层的性能。

在本发明实施例的另一种实现方式中，步骤204可以包括：对露出的金属层的表面进行氮化处理，使露出的金属层的表面形成金属氮化物，该金属氮化物即为前述抗刻蚀层的一种实现方式。

对露出的金属层的表面进行氮化处理的具体方式如下：采用离子注入工艺向露出的金属层的表面注入氮离子，使露出的金属层的表面形成金属氮化物。

步骤205：对压印胶层和表面处理后的金属层进行刻蚀，以除去压印胶层以及表面未形成抗刻蚀层的金属层，并保留表面形成抗刻蚀层的金属层，得到具有图案的金属层。

在本发明实施例中，该步骤205可以包括：采用等离子体刻蚀工艺对压印胶层和表面处理后的金属层进行刻蚀。采用等离子刻蚀技术能够同时实现对压印胶层和金属层的刻蚀，以除去剩余的压印胶层和表面未形成抗刻蚀层的金属层。

在本发明实施例中，在对压印胶层和表面处理后的金属层进行刻蚀时，采用的刻蚀气体包括甲烷、氯化硼和氯气的混合气体。采用该混合气体作为刻蚀气氛进行刻蚀，保证压印胶层和金属层能够同时被刻蚀，而抗刻蚀层不会被刻蚀掉，从而形成具有图案的金属层。

在上述制作过程中，采用了步骤203和步骤205两次刻蚀，并且由于第一次刻蚀(步骤203)不需要刻蚀金属层，而第二次刻蚀(步骤205)需要刻蚀金属层，所以两次刻蚀采用的刻蚀气氛不同。

该方案通过对金属层进行表面处理形成含有金属层包含的元素的抗刻蚀层，采用该抗刻蚀层作为掩膜，掩膜制作方便，相比于制作sio2掩膜，能够减少金属层图案化的成本和时间，同时制作该掩膜时，直接对凹槽内的金属层进行表面处理，掩膜的位置不会出现偏离，避免了制作sio2掩膜位置精度较低带来的问题，提高了膜层图案化的精度。

图3是本发明实施例提供的一种wgp制作方法的流程图，参见图3，该方法包括：

步骤301：在衬底基板上形成金属层。

在本发明实施例中，衬底基板为透明基板，具体可以为玻璃基板、树脂基板等等。

在本发明实施例中，金属层可以为铝层。采用铝作为wgp材料，易于金属层的刻蚀，便于wgp的制作。当然，本发明实施例也不限制如此，该金属层也可以采用金属实现。

当采用铝层作为wgp制作原料时，金属层的厚度可以为50-200nm，保证制得的wgp的性能需求。

在该步骤中，金属层可以采用溅射镀膜的方式形成，这里不做赘述。

如图4所示，先提供一衬底基板10，然后在衬底基板10上形成一层金属层11。

步骤302：在金属层上形成压印胶层。

步骤302的详细实施方式可以参见前文步骤201。

如图5所示，在形成有金属层11的衬底基板10上制作成一层压印胶层12。

步骤303：对压印胶层进行压印以形成多个平行布置的条状凹槽。

步骤303的详细实施方式可以参见前文步骤202。

如图6所示，采用软模板13对压印胶层12进行压印固化，从而在压印胶层12上形成条状凹槽。

步骤304：对压印胶层进行刻蚀，直至部分金属层从条状凹槽的底部露出。

步骤303和步骤304通过对压印胶层进行压印和刻蚀形成多条平行间隔布置的条状凹槽，使得部分金属层从条状凹槽的底部露出。

步骤304的详细实施方式可以参见前文步骤203。

如图7所示，在采用软模板13对压印胶层12进行压印固化后，虽然条状凹槽120已经形成，但是凹槽内的金属层11可能并未完全露出，凹槽内仍然有压印胶覆盖在金属层11上，所以需要对其进行进一步处理，以使每个凹槽内的金属层都露出。参见图8，通过对压印胶层12进行刻蚀处理，使得位于凹槽120下方的金属层11露出。

步骤305：对露出的金属层进行表面处理，使露出的金属层的表面形成含有金属层包含的元素的抗刻蚀层。

步骤305的详细实施方式可以参见前文步骤204。

如图9所示，对形成有压印胶层12和金属层11的衬底基板10进行表面处理，由于金属层11上压印胶层12的存在，金属层11并不会整层都进行表面处理，而只有从压印胶层12的凹槽露出的金属层11的表面会进行表面处理，形成含有金属层包含的元素的抗刻蚀层110。

步骤306：对压印胶层和表面处理后的金属层进行刻蚀，以除去压印胶层以及表面未形成抗刻蚀层的金属层，并保留表面形成抗刻蚀层的金属层，得到wgp。

步骤306的详细实施方式可以参见前文步骤205。

如图10所示，通过刻蚀工艺对表面处理后的压印胶层12和金属层11进行处理，压印胶层12被完全除去，金属层11中表面未形成抗刻蚀层110的部分被除去，而留下表面形成有抗刻蚀层110的部分，从而得到wgp。

该方案通过对金属层进行表面处理形成含有金属层包含的元素的抗刻蚀层，采用该抗刻蚀层作为掩膜，掩膜制作方便，相比于制作sio2掩膜，能够减少金属层图案化的成本和时间，同时制作该掩膜时，直接对凹槽内的金属层进行表面处理，掩膜的位置不会出现偏离，避免了制作sio2掩膜位置精度较低带来的问题，提高了wgp制作良率较。

图11是本发明实施例提供的一种wgp的结构示意图，参见图11，该wgp包括多根平行布置的线条20，每根线条包括金属层21和重叠设置在金属层21上的含有金属层包含的元素的抗刻蚀层22。

在本发明实施例中，抗刻蚀层22可以为金属氧化物层或者金属氮化物层。采用金属氧化物层或者金属氮化物层一方面能够通过对金属层进行表面处理得到，另一方面性质稳定能够作为掩膜使用。

在本发明实施例中，金属层21可以为铝层。采用铝作为wgp材料，易于金属层的刻蚀，便于wgp的制作。当然，本发明实施例也不限制如此，该金属层也可以采用金属实现。相应地，抗刻蚀层22可以为氧化铝层或者氮化铝层。

在本发明实施例中，金属层21和抗刻蚀层22的厚度之和为50～200nm，抗刻蚀层22的厚度小于100埃。满足wgp的性能需求，且在保证抗刻蚀层22能够实现掩膜作用的前提下，避免抗刻蚀层22厚度过大影响wgp的性能。

进一步地，该wgp还包括衬底基板20a，线条20设置在衬底基板20a。该衬底基板20a为透明基板，具体可以为玻璃基板、树脂基板等等。

该方案通过对金属层进行表面处理形成含有金属层包含的元素的抗刻蚀层，采用该抗刻蚀层作为掩膜，掩膜制作方便，相比于制作sio2掩膜，能够减少金属层图案化的成本和时间，同时制作该掩膜时，直接对凹槽内的金属层进行表面处理，掩膜的位置不会出现偏离，避免了制作sio2掩膜位置精度较低带来的问题，提高了wgp制作良率较。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。