纳米图案的拼接方法、纳米压印板、光栅及制作方法与流程

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种纳米图案的拼接方法、纳米压印板、光栅及制作方法。

背景技术：

最近几年中，纳米压印技术作为一种微纳加工技术发展迅猛，该技术通过机械转移的手段，达到了超高的分辨率，有望在未来取代光刻技术而成为微电子、材料领域的重要加工手段。

目前，在制作大尺寸压印母板时，可通过光刻工艺进行待图案化区域的界定，以实现大尺寸纳米图案的拼接制作，在纳米图案制作过程中需要一种水溶性材料，首先在该材料上形成纳米图案，然后在该材料上进行压印胶涂覆形成具有与所述纳米图案互补的图案的压印胶层，最后将压印胶层105转移到通过光刻工艺完成压印区域界定的基板上，达到拼接目的。但是，采用光刻工艺进行区域界定时，在边界区域段差比较大，导致后续压印过程中在边界处容易出现压印胶层105掉胶和变形的问题，如图1所示，从而引起图案化不良。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种纳米图案的拼接方法、纳米压印板、光栅及制作方法，以解决现有通过拼接方法形成大尺寸纳米图案时，因用作区域界定的光刻胶层较厚导致边界处段差较大，进而导致后续压印过程中边界处的压印胶掉胶和变形等问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种纳米图案的拼接方法，包括：

区域界定步骤：在形成有第一膜层的衬底基板上形成第一光刻胶层，采用光刻工艺，对所述第一光刻胶层进行构图，形成对应所述衬底基板上的待图案化区域的光刻胶去除区和对应所述衬底基板上的其他区域的光刻胶保留区；

光刻胶减薄步骤：减薄所述第一光刻胶层上的光刻胶保留区中的光刻胶；

压印胶层形成步骤：在所述衬底基板上形成具有压印图案的压印胶层，所述压印胶层覆盖所述光刻胶去除区和与所述光刻胶去除区邻接的部分所述光刻胶保留区；

刻蚀步骤：以所述压印图案为掩膜，对所述光刻胶去除区的所述第一膜层进行刻蚀，形成第一纳米图案；

拼接步骤：重复执行所述区域界定步骤、所述光刻胶减薄步骤、压印胶层形成步骤和刻蚀步骤，形成拼接的第一纳米图案。

可选的，所述刻蚀步骤包括：

以所述压印图案为掩膜，对所述光刻胶去除区的所述第一膜层进行刻蚀，形成第一纳米图案之前，在所述衬底基板上形成第二光刻胶层；

采用光刻工艺，对所述第二光刻胶层进行构图，形成对应所述衬底基板上的待图案化区域的所述光刻胶去除区和对应所述衬底基板上的其他区域的所述光刻胶保留区。

可选的，所述压印胶层形成步骤包括：

在具有与所述压印图案互补的图案的软模板上涂覆压印胶，形成所述压印胶层；

将上面形成有所述压印胶层的所述软模板转移至所述衬底基板上，所述压印胶层紧贴所述第一膜层；

去除所述软模板。

可选的，所述压印胶层上，所述压印图案所占区域的尺寸大于所述待图案化区域的尺寸。

可选的，所述软模板为水溶性的聚乙烯醇软模板。

可选的，所述刻蚀步骤之后，还包括：

去除所述光刻胶保留区上残留的光刻胶。

本发明还提供一种纳米压印板的制作方法，包括采用上述任一种纳米图案的拼接方法形成拼接的第一纳米图案的步骤。

本发明还提供一种光栅的制作方法，包括采用上述任一种纳米图案的拼接方法形成拼接的第一纳米图案的步骤。

本发明还提供一种纳米压印板，采用上述的纳米压印板的制作方法制作而成。

本发明还提供一种光栅，采用上述的光栅的制作方法制作而成。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

本发明实施例，可用于制备大尺寸的纳米图案，通过减薄对当前的待图案化区域进行界定的光刻胶(也即所述第一光刻胶层上的光刻胶保留区中的光刻胶)，可以防止后续进行纳米压印过程中因为段差太高而在界定边界处出现掉胶和变形的问题，从而可以在衬底基板上实现纳米图案的高精度拼接与制作。与现有通过拼接制备大尺寸纳米图案的方法相比，成本低、效率高、良率也高。

附图说明

图1为现有采用拼接方法制作大尺寸纳米图案时出现压印胶层掉胶和变形的示意图；

图2为本发明实施例提供的一种纳米图案的拼接方法的流程示意图；

图3为本发明实施例中上面形成有第一膜层的衬底基板的横截面结构示意图；

图4为本发明实施例中第一次通过光刻工艺进行区域界定后光刻胶去除区和光刻胶保留区的横截面示意图；

图5为本发明实施例中第一光刻胶层上光刻胶保留区的光刻胶被减薄后的横截面示意图；

图6为本发明实施例中在衬底基板上形成压印胶层之后的横截面示意图；

图7为本发明实施例中对光刻胶去除区的第一膜层进行刻蚀后形成第一纳米图案的横截面示意图；

图8为本发明实施例中完成拼接后的第一纳米图案的横截面示意图；

图9为第一光刻胶层上的光刻胶保留区中的光刻胶被减薄时形成的针孔缺陷，导致下方的第一膜层被后续刻蚀工艺中的刻蚀气体刻蚀后的横截面示意图；

图10为本发明实施例中在压印胶层之上形成第二光刻胶层，并再次通过构图形成所述光刻胶保留区和所述光刻胶去除区的横截面示意图；

图11为本发明实施例中对第二光刻胶层进行构图并刻蚀第一膜层后的横截面示意图；

图12为本发明实施例中形成的第二纳米图案的横截面示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图2所示，本发明实施例提供了一种纳米图案的拼接方法，包括：

步骤11，也即区域界定步骤：在形成有第一膜层103的衬底基板101上形成第一光刻胶层104，采用光刻工艺，对所述第一光刻胶层104进行构图，形成对应所述衬底基板101上的待图案化区域的光刻胶去除区1041和对应所述衬底基板101上的其他区域的光刻胶保留区1042；

具体的，所述衬底基板101可以是玻璃基板。在区域界定步骤之前，先在玻璃基板表面沉积第一膜层103，请参阅图3。在对所述第一光刻胶层104进行构图后，形成光刻胶去除区1041和光刻胶保留区1042(可参阅图4)，也即通过对第一光刻胶层104的部分曝光、显影完成对所述待图案化区域的界定。

步骤12，也即光刻胶减薄步骤：减薄所述第一光刻胶层104上的光刻胶保留区1042中的光刻胶，请参阅图5；

具体可采用干刻工艺对所述光刻胶进行减薄处理。

步骤13，也即压印胶层形成步骤：在所述衬底基板101上形成具有压印图案的压印胶层105，所述压印胶层105覆盖所述光刻胶去除区1041和与所述光刻胶去除区1041邻接的部分所述光刻胶保留区1042，请参阅图6；

具体的，可在所述衬底基板101上对涂覆有压印胶的软模板进行纳米压印工艺，并去除所述软模板，所述软模板上具有与所述压印图案互补的图案，从而可在所述衬底基板101上形成具有压印图案的所述压印胶层105。

步骤14，也即刻蚀步骤：以所述压印图案为掩膜，对所述光刻胶去除区1041的所述第一膜层103进行刻蚀，形成第一纳米图案10321，请参阅图7；

具体可采用电导耦合等离子刻蚀工艺(inductivelycoupledplasma，简称icp)，在刻蚀过程中，所述光刻胶去除区1041的压印胶层105会被刻蚀气氛氧化并去除。

步骤15，也即拼接步骤：重复执行所述区域界定步骤、所述光刻胶减薄步骤、压印胶层形成步骤和刻蚀步骤，形成拼接的第一纳米图案10321。也即，如图8所示，所述第一膜层103上的全部待图案化区域已被图案化。在具体的实施方案中，可以只重复一次所述区域界定步骤、所述光刻胶减薄步骤、所述压印胶层形成步骤和所述刻蚀步骤，即可形成完整的第一纳米图案10321。也可能需要多次重复上述步骤，才能形成完整的第一纳米图案10321。

本发明实施例提供的纳米图案的拼接方法，可用于制备大尺寸的纳米图案，通过减薄对当前的待图案化区域进行界定的光刻胶(也即所述第一光刻胶层104上的光刻胶保留区1042中的光刻胶)，可以防止后续进行纳米压印过程中因为段差太高而在界定边界处出现图1所示的掉胶和变形等现象，从而可以在衬底基板上实现纳米图案的高精度拼接与制作。与现有通过拼接制备大尺寸纳米图案的方法相比，成本低、效率高、良率也高。

下面举例说明上述纳米图案的拼接方法。

具体的，可采用干刻工艺减薄所述第一光刻胶层104上的光刻胶保留区1042中的光刻胶，但在减薄过程中可能会在光刻胶中形成针孔缺陷(如图5所示)，后续刻蚀步骤中的刻蚀气体可能会通过针孔刻蚀下面的第一膜层103(如图9所示)。因此，作为本发明的优选实施方式，所述刻蚀步骤包括：

以所述压印图案为掩膜，对所述光刻胶去除区1041的所述第一膜层103进行刻蚀，形成第一纳米图案10321之前，在所述衬底基板101上形成第二光刻胶层106；

采用光刻工艺，对所述第二光刻胶层106进行构图，形成对应所述衬底基板101上的待图案化区域的所述光刻胶去除区1041和对应所述衬底基板101上的其他区域的所述光刻胶保留区1042，如图10所示。

也即，在减薄所述第一光刻胶层104上的光刻胶保留区1042中的光刻胶，并在所述光刻胶去除区1041和部分所述光刻胶保留区1042上覆盖所述压印胶层105之后，再次在所述衬底基板101上涂覆光刻胶层(第二光刻胶层106)，并再次对所述待图案化区域进行界定(通过构图方式)，以在所述第一光刻胶层104的光刻胶保留区1042之上形成没有针孔的第二光刻胶层106，从而可以阻挡后续刻蚀步骤中的刻蚀气体通过第一光刻胶层104上的针孔刻蚀下面的第一膜层103，如图11所示，避免了因光刻胶保留区1042的光刻胶上存在针孔缺陷导致第一膜层103不良的问题。

可选的，所述压印胶层形成步骤包括：

在具有与所述压印图案互补的图案的软模板上涂覆压印胶，形成所述压印胶层105；

将上面形成有所述压印胶层105的所述软模板转移至所述衬底基板101上，所述压印胶层105紧贴所述第一膜层103；

去除所述软模板。

为提高拼接精度，需要保证所述压印胶层105上与所述待图案化区域的边缘对应的区域的压印效果，因此所述软模板上的图案区域要稍大于所述待图案化区域。从而，所述压印胶层105上，所述压印图案所占区域的尺寸也大于所述待图案化区域的尺寸，如图6所示。一般来说，前述步骤中通过光刻工艺界定的所述待图案化区域为方形的，因此，所述压印图案所占区域的长度要大于所述待图案化区域的长度，宽度也要大于所述待图案化区域的宽度。

优选的，所述软模板为水溶性的聚乙烯醇(pva)软模板。因此，通过水洗即可去除所述软模板。

本发明实施例中，在以所述压印图案为掩膜，对所述光刻胶去除区1041的所述第一膜层103进行刻蚀，形成第一纳米图案10321之后，所述光刻胶保留区1042还会残留光刻胶，如图11所示。因此，所述刻蚀步骤之后，还包括：

去除所述光刻胶保留区1042上残留的光刻胶，也即剥离光刻胶，所述光刻胶保留区1042中的光刻胶中可能还夹有压印胶，也与残留的光刻胶一同被剥离，得到图7所示的未拼接的部分纳米图案。

可选的，如图3-6所示，所述第一膜层103包括第一子膜层1031和第二子膜层1032，所述第一子膜层1031位于所述衬底基板101与所述第二子膜层1032之间，所述第一纳米图案10321形成于所述第二子膜层1032上，如图8所示，

所述拼接步骤之后，还包括：

以所述拼接的第一纳米图案10321为掩膜，对所述第一子膜层1031进行刻蚀，形成第二纳米图案10311，如图12所示。

另外，所述衬底基板101与所述第一膜层103之间还包括第二膜层102。也即在所述衬底基板101上形成所述第一膜层103时，需要在衬底基板101上依次沉积第二膜层102、第二子膜层1032和第一子膜层1031。

本发明实施例还提供一种纳米压印板的制作方法，包括采用上述任一种纳米图案的拼接方法形成拼接的第一纳米图案10321的步骤。其中，所述第二膜层102的材料为氮化硅(sinx)，第一子膜层1031的材料为硅(si)，第二子膜层1032的材料为氧化硅(sio2)。

本发明实施例提供一种利用光刻工艺实现大尺寸纳米压印板的制作方法，该方法可以在衬底基衬底上实现纳米图案的高精度拼接与制作，精度可达到百纳米级甚至更低。

本发明实施例还提供一种纳米压印板，采用上述的纳米压印板的制作方法制作而成。

本发明实施例还提供一种光栅的制作方法，包括采用上述任一种纳米图案的拼接方法形成拼接的第一纳米图案10321的步骤。所述光栅具体可以是金属光栅偏振器(wiregridpolarizer)，也即wgp光栅。

本发明实施例提供一种利用光刻工艺实现大尺寸纳米光栅的制作方法，该方法可以在玻璃基衬底上实现纳米光栅图案的高精度拼接与制作，精度可达到百纳米级甚至更低。

本发明实施例还提供一种光栅，采用上述的光栅的制作方法制作而成。

除非另作定义，本发明中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。