本公開涉及微結(jié)構(gòu)器件的制造技術(shù)領(lǐng)域，特別地，涉及一種適于制造微結(jié)構(gòu)器件的母模和該母模的制造方法。

背景技術(shù)：

目前，可以采用LIGA工藝、集合光刻技術(shù)(Lithography)、電鍍鑄模技術(shù)(electroforming)和微成型模制(molding)量產(chǎn)技術(shù)等制造技術(shù)來制造各種微結(jié)構(gòu)器件，例如，顯示裝置的背光單元中的棱鏡片(Lens)、偏光片等。

最近，適于微結(jié)構(gòu)器件制造的納米壓印技術(shù)日益受到技術(shù)人員的關(guān)注。在納米壓印技術(shù)中，壓印圖形的形狀和精度完全取決于母模的形狀和精度。但是，采用傳統(tǒng)的制造工藝制造出的母模一般只能實(shí)現(xiàn)垂直結(jié)構(gòu)的圖形。雖然目前可以利用光衍射的原理來實(shí)現(xiàn)具有一定傾角的結(jié)構(gòu)，但是，利用光衍射的制造工藝只能制造出小深寬比或小深度的結(jié)構(gòu)，而且不能精確地控制形成的結(jié)構(gòu)的傾角。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題中的至少一個，本公開提供一種母模的制造方法和一種母模。

根據(jù)本公開的一個方面，提供一種母模的制造方法，包括以下步驟：

提供基底；

在所述基底上形成母模襯底層；

在所述母模襯底層上形成適用于X射線曝光的掩膜層；和

從所述掩膜層遠(yuǎn)離所述基底一側(cè)對所述母模襯底層進(jìn)行X射線曝光，

其中，在所述X射線曝光過程中，X射線的照射方向與所述母模襯底層成預(yù)定傾斜角度。

根據(jù)一些實(shí)施例，從所述掩膜層遠(yuǎn)離所述基底一側(cè)對所述母模襯底層進(jìn)行X射線曝光的步驟包括：

沿與所述母模襯底層成第一預(yù)定傾斜角度的方向?qū)λ瞿改Ｒr底層照射X射線，以進(jìn)行第一次曝光；和

沿與所述母模襯底層成第二預(yù)定傾斜角度的方向?qū)λ瞿改Ｒr底層照射X射線，以進(jìn)行第二次曝光，

其中，所述第一預(yù)定傾斜角度不等于所述第二預(yù)定傾斜角度。

根據(jù)一些實(shí)施例，所述掩膜層包括多個透光區(qū)域和多個遮光區(qū)域，該遮光區(qū)域能夠阻擋X射線從其透過，并且，從所述掩膜層遠(yuǎn)離所述基底一側(cè)對所述母模襯底層進(jìn)行X射線曝光的步驟還包括：

調(diào)整所述第一預(yù)定傾斜角度和所述第二預(yù)定傾斜角度，使得：對于所述掩膜層的同一透光區(qū)域，經(jīng)過所述第一次曝光和所述第二次曝光的所述母模襯底層的曝光區(qū)域之間形成有未曝光區(qū)域。

根據(jù)一些實(shí)施例，所述未曝光區(qū)域沿平行于基底方向的尺寸小于所述掩膜層的一個透光區(qū)域沿平行于基底方向的尺寸。

根據(jù)一些實(shí)施例，所述第一預(yù)定傾斜角度為小于90°的銳角，并且所述第二預(yù)定傾斜角度為90°～180°的鈍角。

根據(jù)一些實(shí)施例，所述第一預(yù)定傾斜角度和所述第二預(yù)定傾斜角度之和等于180°。

根據(jù)一些實(shí)施例，在所述母模襯底層上形成適用于X射線曝光的掩膜層的步驟包括：

在所述母模襯底層上形成抗X射線材料層；和

通過一次構(gòu)圖工藝形成抗X射線材料層的圖案，以形成包括多個透光區(qū)域和多個遮光區(qū)域的掩膜層。

根據(jù)一些實(shí)施例，通過一次構(gòu)圖工藝形成抗X射線材料層的圖案的步驟包括：

在所述抗X射線材料層上涂覆光刻膠；

采用曝光和顯影工藝形成光刻膠的圖案；

刻蝕所述抗X射線材料層；和

去除所述光刻膠。

根據(jù)一些實(shí)施例，在所述抗X射線材料層上涂覆的光刻膠為紫外光刻膠；并且，在采用曝光和顯影工藝形成光刻膠的圖案的步驟中，采用紫外光曝光涂覆的紫外光刻膠。

根據(jù)一些實(shí)施例，在從所述掩膜層遠(yuǎn)離所述基底一側(cè)對所述母模襯底層進(jìn)行X射線曝光的步驟之后，所述方法還包括：

刻蝕所述掩膜層，同時對所述母模襯底層進(jìn)行顯影；或者，

刻蝕所述掩膜層，然后對所述母模襯底層進(jìn)行顯影。

根據(jù)一些實(shí)施例，所述母模襯底層由適于X射線曝光工藝的正性光刻膠或負(fù)性光刻膠形成。

根據(jù)一些實(shí)施例，在所述基底上形成的所述母模襯底層的厚度為5μm以上。

根據(jù)本公開的另一方面，還提供一種母模，該母模為根據(jù)上述實(shí)施例中任一個所述的方法制成的母模。

根據(jù)本公開的又一方面，還提供一種母模，包括：

基底；和

形成在所述基底上的多個成型部，

其中，所述多個成型部彼此間隔開預(yù)定的距離，并且每一個所述成型部具有至少一個相對于基底平面傾斜的側(cè)部。

根據(jù)一些實(shí)施例，所述成型部的厚度為5μm以上，或者，所述成型部包括適于X射線曝光工藝的正性光刻膠材料或負(fù)性光刻膠材料。

在本公開的實(shí)施例中，通過采用投影曝光和接觸式曝光結(jié)合的曝光工藝，并且在接觸式曝光中采用二次傾斜曝光，可以制造出具有預(yù)定傾斜角度的母模。采用該母模可以實(shí)現(xiàn)具有一定傾角的大深寬比或大深度的微結(jié)構(gòu)的制造。

附圖說明

通過下文中參照附圖對本公開所作的描述，本公開的其它目的和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見，并可幫助對本公開有全面的理解。

圖1是一種母模的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是根據(jù)本公開實(shí)施例的一種母模的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是根據(jù)本公開的一個實(shí)施例的母模的制造方法的流程圖；

圖4是示意性示出根據(jù)本公開實(shí)施例的母模的制造方法中形成的結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖5-8是示意性示出根據(jù)本公開實(shí)施例的母模的制造方法的各個步驟中形成的結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖9是根據(jù)本公開的另一實(shí)施例的母模的制造方法的流程圖；

圖10是示意性示出根據(jù)本公開的實(shí)施例的母模的制造方法中的第一次曝光工藝的示意圖；

圖11是示意性示出根據(jù)本公開的實(shí)施例的母模的制造方法中的第二次曝光工藝的示意圖；

圖12是根據(jù)本公開的實(shí)施例的母模的制造方法制造出的一種母模的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖13是根據(jù)本公開的實(shí)施例的母模的制造方法制造出的另一種母模的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖14是示意性示出根據(jù)本公開的另一實(shí)施例的母模的制造方法中形成的結(jié)構(gòu)的示意圖；和

圖15是示意性示出使用根據(jù)本公開實(shí)施例制成的母模制造具有微結(jié)構(gòu)的器件的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對本公開的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。在說明書中，相同或相似的附圖標(biāo)號指示相同或相似的部件。下述參照附圖對本公開實(shí)施方式的說明旨在對本公開的總體發(fā)明構(gòu)思進(jìn)行解釋，而不應(yīng)當(dāng)理解為對本公開的一種限制。

需要說明的是，本文中所述的“在……上”、“在……上形成”和“設(shè)置在……上”可以表示一層直接形成或設(shè)置在另一層上，也可以表示一層間接形成或設(shè)置在另一層上，即兩層之間還存在其它的層。

由于本公開實(shí)施例所涉及的各結(jié)構(gòu)尺寸非常微小，為了清楚起見，本公開實(shí)施例的附圖中各結(jié)構(gòu)的尺寸和比例均不代表實(shí)際的尺寸和比例。

本文中的表述“微結(jié)構(gòu)”或“微結(jié)構(gòu)器件”一般指具有微米量級或微米量級的尺寸的結(jié)構(gòu)或器件，例如，顯示裝置的背光單元中的棱鏡片(Lens)、偏光片等。

為了描述方便，在下文中通過納米壓印技術(shù)來描述本公開的技術(shù)方案，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，本公開的技術(shù)方案不限于應(yīng)用于納米壓印技術(shù)。

在納米壓印技術(shù)中，采用母模來壓印出微結(jié)構(gòu)的圖案，圖1示出了一種母模的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，母模可以包括基底2和多個成型部4。通過納米壓印，成型部4的圖案被轉(zhuǎn)印到待形成微結(jié)構(gòu)的器件上，從而形成微結(jié)構(gòu)。如圖1所示，相鄰的兩個成型部4之間形成有溝槽部6，溝槽部6的深度為h，寬度為w。本文中的表述“深寬比”一般指的是深度h與寬度w的比值。

在圖1示出的實(shí)施例中，成型部4的側(cè)部42垂直于基底2的上表面(即圖1中的平面P)，應(yīng)該理解，圖1中示出的母模用于形成具有垂直結(jié)構(gòu)的圖案。圖2示出了另一種母模的結(jié)構(gòu)示意圖。該母模包括基底22和多個成型部24。如圖2所示，成型部24的兩個側(cè)部242均相對于基底22的上表面傾斜，即，側(cè)部242相對于平面P成一定的傾斜角度。在圖2的實(shí)施例中，成型部24成等腰梯形的形狀，即其兩個底角均為角度α。在其它實(shí)施例中，成型部24的兩個側(cè)部242可以相對于平面P成不同的傾斜角度，或者，一個側(cè)部242相對于平面P傾斜，另一個側(cè)部242垂直于平面P?？梢岳斫猓瑘D2中示出的母?？梢杂糜谛纬删哂袃A斜結(jié)構(gòu)的圖案。

圖3示出了根據(jù)本公開的一個實(shí)施例的母模的制造方法的流程圖。如圖3所示，該母模的制造方法可以包括以下步驟：

S301、提供基底；

S302、在所述基底上形成母模襯底層；

S303、在所述母模襯底層上形成適用于X射線曝光的掩膜層；和

S304、從所述掩膜層遠(yuǎn)離所述基底一側(cè)對所述母模襯底層進(jìn)行X射線曝光，

其中，在所述X射線曝光過程中，X射線的照射方向與所述母模襯底層成預(yù)定傾斜角度。

下面，結(jié)合說明書附圖4詳細(xì)描述上述母模的制造方法。

在步驟S301中，提供基底42，如圖4所示，該基底42可以是玻璃基底。

在步驟S302中，在基底42上形成母模襯底層44。在一個示例中，該母模襯底層44可以由適于X射線曝光工藝的正性光刻膠或負(fù)性光刻膠形成，例如PMMA、SU-8光刻膠等。

在步驟S303中，在母模襯底層44上形成適用于X射線曝光的掩膜層46。如圖4所示，該掩膜層46包括多個透光區(qū)域462和多個遮光區(qū)域464。掩膜層46作為后續(xù)X射線曝光工藝的掩膜版使用，其一般由抗X射線材料形成，例如，高原子序列、高密度的材料，例如金(Au)、鉑(Pt)等。

根據(jù)本公開的一個實(shí)施例，步驟S303可以包括以下步驟：

S3031、在所述母模襯底層上形成抗X射線材料層；

S3032、在所述抗X射線材料層上涂覆光刻膠；

S3033、采用曝光和顯影工藝形成光刻膠的圖案；

S3034、刻蝕所述抗X射線材料層；

S3035、去除所述光刻膠。

具體地，在步驟S3031中，在母模襯底層44上形成抗X射線材料(例如Pt、Au等)層56，如圖5所示，抗X射線材料層56為覆蓋母模襯底層44的整個上表面的材料層。

在步驟S3032中，在抗X射線材料層56上涂覆光刻膠58，如圖6所示，光刻膠58為覆蓋抗X射線材料層56的整個上表面的材料層。在一個示例中，光刻膠58可以為紫外光刻膠，即，適合于普通紫外光曝光的光刻膠。

在步驟S3033中，通過掩膜版72采用曝光和顯影工藝形成光刻膠的圖案582，如圖7所示。在一個示例中，可以采用普通紫外光曝光涂覆的紫外光刻膠。

在步驟S3034中，刻蝕抗X射線材料層56，使得抗X射線材料層56形成與所述光刻膠的圖案582相同的圖案，如圖8所示。

在步驟S3035中，去除圖8中所示的光刻膠582，從而形成圖4中所示的掩膜層46。

在本實(shí)施例中，通過一次構(gòu)圖工藝形成抗X射線材料層的圖案，以形成包括多個透光區(qū)域和多個遮光區(qū)域的掩膜層。在該構(gòu)圖工藝中，可以采用投影曝光+普通紫外光的曝光方式形成掩膜層，能夠降低制造母模的成本。

這樣，如圖9所示，根據(jù)本公開的實(shí)施例的母模的制造方法可以包括以下步驟：

S901、提供基底；

S902、在所述基底上形成母模襯底層；

S903、在所述母模襯底層上形成抗X射線材料層；

S904、通過一次構(gòu)圖工藝形成抗X射線材料層的圖案，以形成包括多個透光區(qū)域和多個遮光區(qū)域的掩膜層；和

S905、從所述掩膜層遠(yuǎn)離所述基底一側(cè)對所述母模襯底層進(jìn)行X射線曝光，

其中，在所述X射線曝光過程中，X射線的照射方向與所述母模襯底層成預(yù)定傾斜角度。

下面，結(jié)合說明書附圖10-13進(jìn)一步詳細(xì)描述上述步驟S304和/或S905。

在步驟S304和/或S905中，首先，沿與母模襯底層44成第一預(yù)定傾斜角度的方向?qū)δ改Ｒr底層44照射X射線，以進(jìn)行第一次曝光，如圖10所示。然后，沿與母模襯底層44成第二預(yù)定傾斜角度的方向?qū)δ改Ｒr底層44照射X射線，以進(jìn)行第二次曝光，如圖11所示。在這兩次曝光工藝中，都是通過形成在母模襯底層上的掩膜層進(jìn)行曝光，即，這兩次曝光都是接觸式曝光。

在本文中，“第一預(yù)定傾斜角度”和“第二預(yù)定傾斜角度”指的是X射線或X光的照射方向與母模襯底層44的上表面的夾角，“第一預(yù)定傾斜角度”可以是圖10中所示的角度β，“第二預(yù)定傾斜角度”可以是圖11中所示的角度θ。

在一個示例中，第一預(yù)定傾斜角度β不等于第二預(yù)定傾斜角度θ。在一個示例中，第一預(yù)定傾斜角度β為小于90°的銳角，第二預(yù)定傾斜角度θ為90°～180°的鈍角，這樣，在兩次曝光過程中，X射線可以從相反的方向照射母模襯底層44。具體地，如圖10所示，X射線沿圖中的右上側(cè)至左下側(cè)的第一照射方向照射母模襯底層44，而如圖11所示，X射線沿圖中的左上側(cè)至右下側(cè)的第二照射方向照射母模襯底層44，從而可以在母模襯底層44中形成梯形或類似梯形的結(jié)構(gòu)。在圖示的實(shí)施例中，第一預(yù)定傾斜角度和所述第二預(yù)定傾斜角度之和可以等于180°，即β+θ＝180°，例如，β＝60°，θ＝120°，這樣，可以在母模襯底層44中形成等腰梯形的結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本公開的實(shí)施例，在上述步驟S304和/或S905之后，上述母模的制造方法還可以包括：刻蝕所述掩膜層，同時對所述母模襯底層進(jìn)行顯影；或者，刻蝕所述掩膜層，然后對所述母模襯底層進(jìn)行顯影，從而形成成型部124，如圖12所示。具體地，可以采用濕法刻蝕工藝刻蝕所述掩膜層。

下面，以母模襯底層由PMMA材料形成為例，對上述步驟進(jìn)行更詳細(xì)地描述。

如圖10所示，沿與母模襯底層44成第一預(yù)定傾斜角度β的方向?qū)δ改Ｒr底層44照射X射線，以進(jìn)行第一次曝光。接著，如圖11所示，沿與母模襯底層44成第二預(yù)定傾斜角度θ的方向?qū)δ改Ｒr底層44照射X射線，以進(jìn)行第二次曝光。然后，采用濕法刻蝕工藝刻蝕圖11中的掩膜層46，同時對母模襯底層44進(jìn)行顯影?？商娲?，可以先采用濕法刻蝕工藝刻蝕所述掩膜層46，然后對所述母模襯底層44進(jìn)行顯影。由于母模襯底層44由PMMA這種正性光刻膠形成，所以在兩次曝光工藝中被曝光的部分母模襯底層442(如圖11所示)會被顯影液溶解，而未被曝光的部分母模襯底層444(如圖11所示)在顯影步驟之后仍被保留。這樣，經(jīng)過上述刻蝕和顯影步驟之后，形成如圖12所示的母模，如圖12所示，該母模具有基底122和多個成型部124，每一個成型部124都成“倒梯形”的結(jié)構(gòu)。

可以理解，當(dāng)母模襯底層由負(fù)性光刻膠形成時，通過上述制造方法可以形成具有“正梯形”結(jié)構(gòu)134的母模，如圖13所示。

在上述實(shí)施例中，通過采用X射線這種短波長光進(jìn)行曝光，可以實(shí)現(xiàn)大深度或大深寬比的微結(jié)構(gòu)的制造，而且，兩次曝光均為傾斜曝光，可以在母模上形成具有兩個傾斜側(cè)面的微結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)大深度且具有一定傾角的復(fù)雜微結(jié)構(gòu)的制造。

根據(jù)本公開的另一實(shí)施例，上述步驟S304和/或S905還可以包括以下步驟：調(diào)整第一預(yù)定傾斜角度β和第二預(yù)定傾斜角度0，使得：對于所述掩膜層的同一透光區(qū)域，經(jīng)過所述第一次曝光和所述第二次曝光的所述母模襯底層的曝光區(qū)域之間形成有未曝光區(qū)域。例如，在一個示例中，考慮兩次曝光工藝的預(yù)定傾斜角度β、θ與母模襯底層的厚度的關(guān)系，調(diào)整第一預(yù)定傾斜角度β和第二預(yù)定傾斜角度θ，例如，相對于圖10和圖11中的示出的β、θ，分別減小第一預(yù)定傾斜角度β和增大第二預(yù)定傾斜角度θ，即，使得X射線沿比圖10和圖11中“更傾斜”的方向照射母模襯底層。在一個示例中，可以使得β＝30°，θ＝150°。以此方式，對于掩膜層146的同一透光區(qū)域1462，經(jīng)過所述第一次曝光和所述第二次曝光的所述母模襯底層的曝光區(qū)域1442、1444之間形成有未曝光區(qū)域1446，如圖14所示。如圖14所示，未曝光區(qū)域1446沿平行于基底方向的尺寸小于掩膜層的一個透光區(qū)域1462沿平行于基底方向的尺寸，即未曝光區(qū)域1446的長度L₁小于一個透光區(qū)域1462的L₂。通過這樣的步驟，使得制成的母模的分辨率高于掩膜層的分辨率，從而提高了使用母模制造的微結(jié)構(gòu)的分辨率。

在上述實(shí)施例中，在所述基底上形成的所述母模襯底層的厚度可以為5μm以上，從而能夠?qū)崿F(xiàn)大深度或大深寬比的微結(jié)構(gòu)的制造。

根據(jù)本公開的實(shí)施例，提供一種母模，如圖12所示，該母?？梢园ǎ?/p>

基底122；和

形成在所述基底122上的多個成型部124，

其中，所述多個成型部124彼此間隔開預(yù)定的距離d，并且每一個所述成型部124具有至少一個相對于基底平面P傾斜的側(cè)部1242、1244。

在圖12示出的實(shí)施例中，每一個成型部124具有倒梯形形狀。在其它實(shí)施例中，每一個成型部124可以具有三角形形狀、正梯形形狀或類梯形形狀等其它形狀。

在一個示例中，所述成型部124的厚度可以為5μm以上，和/或所述成型部124可以包括適于X射線曝光工藝的正性光刻膠材料或負(fù)性光刻膠材料。

圖15示出了使用根據(jù)本公開實(shí)施例制成的母模制造具有微結(jié)構(gòu)的器件的示意圖。

根據(jù)一個實(shí)施例，可以通過納米壓印技術(shù)使用根據(jù)本公開實(shí)施例制成的母模制造具有微結(jié)構(gòu)的器件。納米壓印技術(shù)可以在不使用電子和光子的前提下，直接利用物理學(xué)機(jī)理機(jī)械地在光刻膠等材料上形成納米尺寸圖形。正是由于這種機(jī)械作用，使得納米壓印技術(shù)不再受到光子衍射和電子散射的限制，可以大面積地制備納米級圖形。納米壓印技術(shù)包括熱壓印(Hot embossing)、滾軸納米壓印技術(shù)(RNIL)、紫外固化壓印技術(shù)(UV-NIL)、微接觸印刷(UCP)、反納米壓印技術(shù)(R-NIL)、光刻結(jié)合壓印(CNP)和激光輔助壓印(LADI)等多種方式。下面以熱壓印為例對本公開的實(shí)施例進(jìn)行進(jìn)一步的描述。

如圖15所示，根據(jù)本公開的實(shí)施例的使用上述母模制造具有微結(jié)構(gòu)的器件的方法可以包括以下步驟：

根據(jù)上述方法制造母模，該母?？梢匀鐖D12所示，包括基底122和多個成型部124；

選擇熱壓印膠，該熱壓印膠可以例如為PMMA；

將熱壓印膠加熱至玻璃化溫度以上的溫度；

壓模：將上述母模與待制造的器件的基板150合模，然后恒溫加壓，使流動的熱壓印膠填充母模成型部124之間的間隙；

冷卻：冷卻到熱壓印膠玻璃化溫度以下，使圖案152固化；

脫模：使形成的微結(jié)構(gòu)152與母模分離；和

刻蝕：通過干法刻蝕等刻蝕方法去除殘留的熱壓印膠層，從而形成具有與母模的成型部的形狀互補(bǔ)的形狀的微結(jié)構(gòu)152。

雖然結(jié)合附圖對本公開進(jìn)行了說明，但是附圖中公開的實(shí)施例旨在對本公開的實(shí)施方式進(jìn)行示例性說明，而不能理解為對本公開的一種限制。

雖然本公開的總體發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施例已被顯示和說明，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，在不背離本公開的總體發(fā)明構(gòu)思的原則和精神的情況下，可對這些實(shí)施例做出改變，本公開的范圍以權(quán)利要求和它們的等同物限定。