纳米线栅结构的制作方法与流程

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及纳米线栅结构的制作方法。

背景技术：

纳米压印技术(nano-imprintlithography，nil)是上世纪九十年代中期美国普林斯顿(princeton)大学纳米结构实验室(nanostructurelab)的周郁(stepheny.chou)教授针对传统的光刻工艺受到曝光波长的限制，已经达到制备微小结构的极限，无法进一步获得更小的尺寸，而提出的一种类似于高分子模压的技术，通过该技术可以在半导体硅片上获得尺寸小于10nm的结构单元。

自1995年提出以来，纳米压印已经经过了14年的发展，演变出了多种压印技术，广泛应用于半导体制造、微机电系统(microelectromechanicalsystems，mems)、生物芯片、生物医学等领域，被誉为十大改变人类的技术之一。纳米压印光刻有别于传统的光刻技术，纳米压印将模具上的图形直接转移到衬底上，从而达到量产化的目的。纳米压印光刻技术具有加工原理简单，分辨率高，生产效率高，成本低等优点。nil的基本思想是通过模版，将图形转移到相应的衬底上，转移的媒介通常是一层很薄的聚合物膜，通过热压或者辐照等方法使其结构硬化从而保留下转移的图形。整个过程包括压印和图形转移两个过程。

随着纳米压印技术的发展，人们已经开始制备纳米线栅结构来取代传统的偏光片，来达到对可见光波长范围的光的偏振作用，所谓纳米线栅结构是指光栅周期远小于入射光波长的光栅，纳米线栅结构对于横向磁场(transversemagnetic，tm)和横向电场(transverseelectric，te)态光场具有很高的消光比，能够显著地透过垂直于金属线排列方向的tm光而反射平行于金属线排列方向的te光，使得其可以作为高透过率的偏光片结构使用。

具体地，请参阅图1至图5，现有的纳米线栅结构的制作过程包括如下步骤：步骤1、提供一基板100，在所述基板100上依次形成金属薄膜200和光阻薄膜300；步骤2、提供一压印模具400，利用所述压印模具400对所述光阻薄膜300进行压印；步骤3、将光阻薄膜300从压印模具400中脱出，得到图案化的光阻层500；步骤4、利用所述光阻层500为遮挡对金属薄膜200进行刻蚀，形成金属线栅201；步骤5、去除光阻层500，得到纳米线栅结构。

在目前的技术水平下，对于纳米级的线宽和高度，其光阻去除和金属刻蚀工艺十分困难，因此采用上述方法制作出来的纳米线栅容易出现塌陷、光阻残留、金属线栅刻蚀不均等问题，严重影响线栅的偏光等性能，而且制作周期长，工艺复杂，效率较低。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种纳米线栅结构的制作方法，能够简化纳米线栅结构的制作流程，缩短纳米线栅结构的制作时间，提升纳米线栅结构的制作效率和制程良率。

为实现上述目的，本发明提供了一种纳米线栅结构的制作方法，包括如下步骤：

步骤s1、提供一热塑性基板和一压印模具，利用压印模具热压所述热塑性基板，使得所述热塑性基板的表面形成交替排列的多个凹槽和多个凸起；

步骤s2、将所述热塑性基板从压印模具中脱离，在所述热塑性基板形成有凹槽和凸起表面上沉积金属薄膜；

步骤s3、提供一线栅载体基板，利用金属粘结胶材将所述凸起上的金属薄膜转移到线栅载体基板上；

步骤s4、剥离热塑性基板及位于所述凹槽内的金属薄膜，制得纳米线栅结构。

所述凹槽的深度大于所述金属薄膜的厚度。

所述热塑性基板的材料为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、尼龙、聚碳酸酯、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、热塑性聚酰亚胺、全氟聚醚、聚碳酸酯、聚丙烯、聚丙烯醇、环烯烃聚合物、或硅氧烷。

所述金属薄膜的材料为铝、铬、金、银、或镍。

所述线栅载体基板为刚性基板、或柔性基板。

所述凹槽和凸起为均为长条状。

所述纳米线栅结构的线宽小于或等于200nm。

所述步骤s1中进行热压时的温度大于所述步骤s3中进行金属薄膜转移和步骤s4中进行热塑性基板剥离时的温度。

本发明的有益效果：本发明提供一种纳米线栅结构的制作方法，该方法先通过压印模具在热塑性基板上热压出交替的多个凹槽和多个凸起，再将金属薄膜制作在所述多个凹槽和多个凸起上，接着利用金属粘结胶材将所述凸起上的金属薄膜转移到线栅载体基板上，最后剥离热塑性基板，制得纳米线栅结构，相比于现有技术，整个过程无需光阻涂布、光阻残余层去除、以及金属刻蚀制程，避免了现有技术中刻蚀精度不佳、光阻残余层难以去除、以及金属刻蚀过程中的线栅结构塌陷的问题，能够简化纳米线栅结构的制作流程，缩短纳米线栅结构的制作时间，提升纳米线栅结构的制作效率和制程良率。

附图说明

为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

附图中，

图1为现有的纳米线栅结构的制作过程的步骤1的示意图；

图2为现有的纳米线栅结构的制作过程的步骤2的示意图；

图3为现有的纳米线栅结构的制作过程的步骤3的示意图；

图4为现有的纳米线栅结构的制作过程的步骤4的示意图；

图5为现有的纳米线栅结构的制作过程的步骤5的示意图；

图6和图7为本发明的纳米线栅结构的制作方法的步骤s1的示意图；

图8和图9为本发明的纳米线栅结构的制作方法的步骤s2的示意图；

图10为本发明的纳米线栅结构的制作方法的步骤s3的示意图；

图11为本发明的纳米线栅结构的制作方法的步骤s4的示意图；

图12为本发明的纳米线栅结构的制作方法的流程图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。

请参阅图12，本发明提供一种纳米线栅结构的制作方法，包括如下步骤：

步骤s1、请参阅图6和图7，提供一热塑性基板1和一压印模具2，利用压印模具2热压所述热塑性基板1，使得所述热塑性基板1的表面形成交替排列的多个凹槽11和多个凸起12。

具体地，所述热塑性基板1的材料为聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)、聚苯乙烯(ps)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚氯乙烯(pvc)、尼龙(nylon)、聚碳酸酯(pc)、聚氨酯(pu)、聚四氟乙烯(ptfe)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、热塑性聚酰亚胺(tpi)、全氟聚醚(pfpe)、聚碳酸酯、聚丙烯、聚丙烯醇、环烯烃聚合物、或硅氧烷等。

进一步地，对于高深宽比的纳米线栅结构的制作，所述热塑性基板1优选表面能较低的全氟聚醚材料。

具体地，所述压印模具2的表面形成有交替排列的多个凹陷部22和多个凸起部21，通过所述压印模具2的凹陷部22和凸起部21在高温下热压所述热塑性基板1，使得热塑性基板1表面相应形成交替排列的多个凸起12和多个凹槽11，所述凸起12的宽度对应后续制得的纳米线栅结构的线宽。优选地，所述纳米线栅结构的线宽小于或等于200nm。

具体地，所述凹槽11和凸起12为均为长条状，以便于后续的纳米线栅结构的形成。

步骤s2、请参阅图8和图9，将所述热塑性基板1从压印模具2中脱离，在所述热塑性基板1形成有凹槽11和凸起12表面上沉积金属薄膜3。

具体地，所述金属薄膜3的材料为铝(al)、铬(cr)、金(au)、银(ag)、或镍(ni)。

进一步地，所述凹槽11的深度大于所述金属薄膜3的厚度，从而在金属薄膜3沉积时形成一定的段差，防止后续的金属薄膜转移过程中，凹槽11中的金属薄膜3也被转移。

步骤s3、请参阅图10，提供一线栅载体基板4，利用金属粘结胶材将所述凸起12上的金属薄膜3转移到线栅载体基板4上。

具体地，所述线栅载体基板4可以为玻璃基板等刚性基板，也可以为聚酰亚胺基板等柔性基板，这都可以根据具体的需要进行选择。

步骤s4、请参阅图11，剥离热塑性基板1及位于所述凹槽11内的金属薄膜3，制得纳米线栅结构。

具体地，相比于所述步骤s1中的高温热压过程，所述步骤s3中通过金属粘结胶材将金属薄膜3从凸起12上剥离，并转印到线栅载体基板4上的过程以及步骤s4中的剥离热塑性基板1及位于所述凹槽11内的金属薄膜3的过程是在低温下进行的，也即所述步骤s1中进行热压时的温度大于所述步骤s3中进行金属薄膜3转移和步骤s4中进行热塑性基板1剥离时的温度，从而利用热塑性基板1的热胀冷缩效应，可以有效保证热塑性基板1的压印和剥离效果，保证纳米线栅结构的制作成功率，避免破坏纳米线栅结构的形状。

重点的是，本发明提供的纳米线栅结构的制作方法，相比于现有技术，整个过程无需光阻涂布、光阻残余层去除、以及金属刻蚀制程，可有效避免现有技术中因刻蚀精度不佳、光阻残余层难以去除、以及金属刻蚀过程中的线栅结构塌陷带来的制程问题，能够简化纳米线栅结构的制作流程，缩短纳米线栅结构的制作时间，提升纳米线栅结构的制作效率和制程良率。

综上所述，本发明提供一种纳米线栅结构的制作方法，该方法先通过压印模具在热塑性基板上热压出交替的多个凹槽和多个凸起，再将金属薄膜制作在所述多个凹槽和多个凸起上，接着利用金属粘结胶材将所述凸起上的金属薄膜转移到线栅载体基板上，最后剥离热塑性基板，制得纳米线栅结构，相比于现有技术，整个过程无需光阻涂布、光阻残余层去除、以及金属刻蚀制程，避免了现有技术中刻蚀精度不佳、光阻残余层难以去除、以及金属刻蚀过程中的线栅结构塌陷的问题，能够简化纳米线栅结构的制作流程，缩短纳米线栅结构的制作时间，提升纳米线栅结构的制作效率和制程良率。

以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。