基底納米模具和使用基底納米模具來製造納米模具的方法
2023-05-31 23:15:11 2
基底納米模具和使用基底納米模具來製造納米模具的方法
【專利摘要】提供了一種基底納米模具和使用基底納米模具來製造納米模具的方法。所述基底納米模具包括：形成有至少一個第一柵格圖案的模具柵格層；以及，在所述第一柵格圖案上形成的至少一個第二柵格圖案。通過在基底納米模具上塗敷和固化樹脂來製造納米模具，使得可以降低用於製造納米模具所需的製造成本，並且，可以製造具有改善的長寬比的納米模具，同時改善工藝效率。
【專利說明】基底納米模具和使用基底納米模具來製造納米模具的方法
【技術領域】
[0001]本申請要求對於在2011年7月15日提交的韓國專利申請N0.10-2011-0070186在35U.S.C.§ 119下的優先權，其公開通過引用被整體包含在此。
[0002]本發明思想的實施例涉及納米模具製造技術的領域，並且具體地說涉及基底納米模具和使用基底納米模具來製造納米模具的方法。
【背景技術】
[0003]偏振器或偏振元件是從諸如自然光的非偏振光得出具有特定振動的線性偏振的光學元件。通常，當金屬線布置的循環周期比入射的電磁波的半波長短時，與金屬線平行的偏振分量(s波)被反射，並且與金屬線垂直的偏振分量(p波)被透射。利用這樣的現象，可以製造平面偏振器(plane polarizer)，其偏振效率良好，透射率高，並且視角大。這樣的元件被稱為線柵偏振器或柵絲偏振器。
[0004]近來，已經提出了使用納米壓印工藝來製造如上所述的線柵偏振器的技術。
[0005]該納米壓印工藝是用於使用模具以壓印的形式來形成納米級圖案的技術，並且可以用於通過較之於傳統光刻工藝較為簡單的工藝來形成柵格圖案。另外，當使用具有納米級寬度的模具形成柵格圖案時，因為納米壓印工藝可以用於形成無法通過光刻實現的納米級柵格圖案，所以存在下述優點:可以改善生產率，並且可以降低製造成本。
[0006]為了使用這樣的納米壓印工藝來形成柵格圖案，首先，應當製造具有期望形狀的圖案的模具。當前，作為具有納米級線寬的模具的製造方法，主要使用諸如在韓國專利N0.10-0670835中描述的光束光刻的方法。在該方法中，納米級線寬難以實現，並且該方法具有下述缺點:效率低，並且要求高成本。另外，如果存在增大在模具上形成的圖案的高度的需要，則存在應當再一次製造模具的缺點。
【發明內容】
[0007]技術問題
[0008]本發明的一個方面提供了一種基底納米模具和一種使用基底納米模具來製造納米模具的方法。所述基底納米模具包括形成有至少一個第一柵格圖案的模具柵格層；以及，在所述第一柵格圖案上形成的至少一個第二柵格圖案。通過在所述基底納米模具上塗敷和固化樹脂來製造納米模具，使得可以通過簡單的方法來製造具有高的長寬比的納米模具。
[0009]解決方案
[0010]根據本發明思想的一個方面，提供了一種基底納米模具。所述基底納米模具包括形成有至少一個第一柵格圖案的模具柵格層；以及，在所述第一柵格圖案上形成的至少一個第二柵格圖案。
[0011]所述第一柵格圖案可以由金屬、娃和聚合物的至少一種材料構成。
[0012]所述第一柵格圖案可以具有蛾眼(moth-eye)結構。
[0013]所述第一柵格圖案可以具有包括三角形、梯形、矩形和半圓形的至少一種的截面形狀。
[0014]所述第二柵格圖案可以由金屬或金屬氧化物形成。
[0015]所述基底納米模具可以進一步包括在所述第二柵格圖案的表面的一部分或全部上形成的互補層。
[0016]根據本發明思想的另一個方面，提供了一種製造納米模具的方法。所述製造納米模具的方法包括:製備包括多個第一柵格圖案的模具柵格層；在所述第一柵格圖案的上部上形成第二柵格圖案；並且，通過在所述第二柵格圖案的上部上塗敷樹脂來形成納米模具。
[0017]所述第一柵格圖案可以由金屬、娃和聚合物的至少一種材料構成。
[0018]所述第一柵格圖案可以具有蛾眼結構。
[0019]所述第一柵格圖案可以具有包括三角形、梯形、矩形和半圓形的至少一種的截面形狀。
[0020]形成所述第二柵格圖案可以包括:通過在所述第一柵格圖案上沉積第二柵格圖案材料來形成第二柵格基底層；以及，通過在所述第二柵格基底層中蝕刻與在所述第一柵格圖案之間的空間對應的區域來形成第二柵格圖案。
[0021]所述第二柵格圖案材料可以包括金屬或金屬氧化物。
[0022]可以通過濺射方法、化學氣相沉積方法和蒸發方法的至少一種來沉積所述第二柵格圖案材料。
[0023]形成所述納米模具可以包括:通過在所述第二柵格圖案上塗敷樹脂來形成具有埋設有所述第一柵格圖案和所述第二柵格圖案的結構的納米模具樹脂層；固化所述納米模具樹脂層；並且，從所述第一柵格圖案和所述第二柵格圖案分離所述納米模具樹脂層。
[0024]可以通過旋塗方法、模塗方法、輥塗方法和浸塗方法的至少一種來執行在所述第二柵格圖案上塗敷樹脂。
[0025]所述樹脂可以是光固化性樹脂，並且固化所述納米模具樹脂層可以包括通過以紫外線照射所述納米模具樹脂層來固化所述樹脂。
[0026]所述方法可以進一步包括:在形成所述第二柵格圖案和形成所述納米模具之間在所述第二柵格圖案上形成互補層。
[0027]有益效果
[0028]根據本發明思想，因為可以在具有傳統的基底納米模具的模具柵格層上進一步形成第二柵格圖案，並且可以通過不需要複雜工藝的塗敷和固化樹脂的工藝來製造納米模具，所以本發明思想具有下述優點:可以將基底納米模具循環利用，可以改善納米模具製造工藝的效率，並且可以降低納米模具製造成本。
[0029]另外，根據本發明思想，存在下述優點:可以節省用於製造獨立的模具所需的製造成本，可以製造具有改善的長寬比的納米模具，並且可以提供具有改善的偏振性質的線柵偏振器。
[0030]另外，根據本發明思想，可以在必要時通過簡單的工藝來調整納米模具的長寬比。【專利附圖】
【附圖說明】
[0031]從如在附圖中所示的本發明思想的優選實施例的更具體的說明，本發明思想的上述和其他特徵和優點將顯明，在附圖中，相似的附圖標記貫穿不同的視圖指示相同的部分。附圖不必然是根據比例的，相反重點放在圖示本發明思想的原理。在附圖中:
[0032]圖1是圖示根據本發明思想的製造納米模具的方法的流程圖；
[0033]圖2至圖9是根據本發明思想的一個實施例的製造納米模具的方法的製造工藝圖；並且
[0034]圖10是圖示根據本發明思想的一個實施例的基底納米模具的實際圖像的圖。【具體實施方式】
[0035]現在參考其中示出一些實施例的附圖更全面地描述各個實施例。然而，這些發明思想可以以不同的形式被體現，並且不應當被解釋為限於在此給出的實施例。而是，這些實施例被提供使得本公開是徹底和完整的，並且充分地向本領域內的技術人員傳達了本發明思想。在附圖中，可能為了清楚而誇大了層和區域的大小和相對大小。
[0036]以下，將參考附圖來描述本發明思想的具體實施例。
[0037]圖1是圖示根據本發明思想的製造納米模具的方法的流程圖。
[0038]參見圖1，根據本發明思想的製造納米模具的方法可以包括:步驟SI，製備具備第一柵格圖案的模具柵格層；步驟S3，在模具柵格層的第一柵格圖案上形成第二柵格圖案；以及，步驟S5，通過在第二柵格圖案上塗敷樹脂來形成納米模具。另外，根據本發明思想的製造納米模具的方法可以進一步包括步驟:在執行形成第二柵格圖案的步驟S3後，在第二柵格圖案上形成互補層。
[0039]在步驟SI中製備的模具柵格層設有具有恆定循環周期的多個第一柵格圖案。在此，第一柵格圖案是包括突出圖案和在相應的突出圖案之間形成的凹槽的概念，並且循環周期表不在一個第一柵格圖案和相鄰的第一柵格圖案之間的距離。
[0040]在模具柵格層中包括的第一柵格圖案可以具有各種形狀，諸如線柵形狀和蛾眼結構形狀的各種形狀。另外，第一柵格圖案的截面形狀可以包括各種結構，諸如矩形、三角形和半圓形等，並且也可以包括在以三角形、矩形和正弦波形等的形式圖案化的模具柵格層上形成的金屬線柵形狀。即，具有恆定循環周期的所有結構可以被用作本發明思想的第一柵格圖案，而與其截面結構無關。
[0041]同時，諸如鋁(Al)、鉻(Cr)、銀(Ag)、銅(Cu)、鎳(Ni)、鈷(Co)、鑰(Mo)的金屬和它們的合金可以被用作用於第一柵格圖案的材料，並且也可以使用各種金屬氧化物。另外，諸如矽晶片或聚合物的各種材料可以被用作用於第一柵格圖案的材料。
[0042]另外，優選的是，將根據本發明思想的第一柵格圖案的寬度和高度比實施為滿足1:0.2至5，並且可以將第一柵格圖案130的寬度和高度實施為分別滿足在IOnm和200nm之間的範圍和在IOnm和500nm之間的範圍。另外，第一柵格圖案的循環周期可以優選地被實施在IOOnm和250nm之間的範圍中，但是不限於此。可以在第一柵格圖案130的形成的過程中調整該範圍。
[0043]在步驟SI中製備了包括第一柵格圖案的模具柵格層後，在步驟S3中在第一柵格圖案上形成第二柵格圖案。在此，第二柵格圖案可以共同限定在第一柵格圖案的上部上形成的柵格圖案，並且根據本發明思想的第二柵格圖案可以被如下形成。首先，可以通過下述方式來形成第二柵格圖案:經由諸如濺射方法、化學氣相沉積方法和蒸發方法等的、當前開發和商業化或根據未來的技術發展實現的任何沉積方法來在第一柵格圖案上沉積第二柵格圖案材料。此時，第二柵格基底層可以優選地被形成為包括空間，而不是填充了在第一柵格圖案之間的間隔的部分的結構，但是不限於此。第二柵格基底層可以被形成為包括在第一柵格圖案之間的空間。這是為了通過便利隨後的蝕刻工藝來更平滑和容易地形成第二柵格圖案。此時，可以將金屬或金屬氧化物用作第二柵格圖案材料，但是該材料不限於此。在形成第二柵格基底層後，執行蝕刻工藝，並且然後，通過蝕刻在第一柵格圖案之間的空間來形成第二柵格圖案。在此，要蝕刻的部分可以是在第一柵格圖案之間的空間。另外，也可以在必要時蝕刻在第一柵格圖案上形成的第二柵格基底層的一部分。同時，在上述的蝕刻工藝中，可以通過溼蝕刻方法來形成第二柵格圖案。此時，可以通過調整溼蝕刻時間來調整第二柵格圖案的寬度和厚度。
[0044]本發明思想的第二柵格圖案可以包括將精細突出圖案排列為具有恆定循環周期的結構。該精細突出圖案可以由包括諸如鋁(Al)、鉻(Cr)、銀(Ag)、銅(Cu)、鎳(Ni)、鈷(Co)、鑰(Mo)的金屬、它們的合金和金屬氧化物的材料的任何一種構成。具體地說，精細突出圖案可以是通過諸如沉積方法的工藝在第一柵格圖案的上部上形成的突出結構。在此，該循環周期表示在一個柵格圖案(例如，第二柵格圖案)和相鄰的柵格圖案(例如，第二柵格圖案)之間的距離。
[0045]同時，像在如上所述的第一柵格圖案中那樣，可以將第二柵格圖案的截面形狀形成為具有多種結構，諸如矩形、三角形、梯形和半圓形，並且也可以以三角形、矩形或正弦形形成該第二柵格圖案的截面形狀。即，可以將第二柵格圖案形成為在一個方向上具有恆定循環周期的形狀，而與其截面結構無關。同時，第二柵格圖案的循環周期可以在IOOnm和250nm之間的範圍內。另外，在本發明思想的一個優選實施例中，可以在1:0.5至1.5的範圍內形成第二柵格圖案的寬度和高度的比率。具體地說，在第一柵格圖案寬度和第二柵格圖案寬度之間的比率可以在1:0.2至1.5的範圍內，並且具體地說，可以將第二柵格圖案的寬度實施在2nm至300nm的範圍中。
[0046]以下，可以將包括具有第一柵格圖案和第二柵格圖案的模具柵格層的結構定義為基底納米模具。
[0047]在形成第二柵格圖案後，通過在步驟S5中在第二柵格圖案上塗敷樹脂來形成納米模具。在此，可以將納米模具的形成執行如下。
[0048]首先，可以通過在第二柵格圖案上塗敷樹脂來形成具有埋設了第一柵格圖案和第二柵格圖案的結構的納米模具樹脂層。在此，作為在第二柵格圖案上塗敷的樹脂，可以使用諸如熱固性樹脂、熱塑性樹脂和光固化性樹脂與光敏樹脂的可固化材料。然而，在效率上可以優選地使用光固化性樹脂。更優選的是，可以使用UV可固化樹脂。可以通過旋塗方法、模塗方法、輥塗方法、浸塗方法、澆注方法、絲網印刷方法或圖案形成方法來在第二柵格圖案上塗敷上述樹脂。更優選的是，用旋塗方法、模塗方法和輥塗方法的任何一種方法的方法來塗敷樹脂，但是不限於此。
[0049]在通過塗敷樹脂來形成納米模具樹脂層後，將納米模具樹脂層進行固化處理。此時，可以通過根據樹脂的特性的加熱或光照射來執行固化納米模具樹脂層的方法。例如，當塗敷的樹脂是光固化性樹脂，具體地說為UV可固化樹脂時，可以通過使用紫外線照射納米模具樹脂層來固化UV可固化樹脂。
[0050]隨後，可以通過從納米模具樹脂層分離第一柵格圖案和第二柵格圖案來獲得本發明思想的納米模具。
[0051]同時，可以在如上所述的步驟S3和步驟S5之間進一步執行在第二柵格圖案上形成互補層的工藝。互補層是被形成得與在形成有第一柵格圖案和第二柵格圖案的基底層和要隨後形成的納米模具之間的不規則形狀互補的層。可以在第二柵格圖案的表面的一部分或全部上形成互補層。另外，也可以在第一柵格圖案的一部分或全部上形成互補層。例如，可以通過在第一柵格圖案和第二柵格圖案上氣相沉積諸如氧化物、金屬或有機材料等的材料來形成根據本發明思想的互補層。因此，可以通過補充在柵格圖案之間的空間的不規則形狀來實現與要隨後形成的納米模具的不規則形狀互補。
[0052]上述材料僅是示例，並且可以使用能夠被氣相沉積的任何材料形成本發明思想的
互補層。
[0053]根據本發明思想製造的納米模具具有高的長寬比。因此，當使用本發明思想的納米模具製造線柵偏振器時，可以提供具有改善的偏振性質的線柵偏振器。這是因為當在線柵偏振器中的柵格圖案之間的距離彼此相等並且柵格圖案的寬度彼此相等時，柵格圖案的聞度增加得越大，則偏振性質增大得越多。
[0054]另外，根據本發明思想，當製造增大柵格圖案的高度的納米模具時，可以在傳統的基底納米模具上進一步形成第二柵格圖案，並且，可以通過不需要製造獨立的模具而塗敷和固化樹脂的工藝來製造增大高度的納米模具。因此，本發明思想具有優點:可以循環利用基底納米模具，可以改善納米模具製造工藝的效率，並且可以降低模具製造成本。
[0055]圖2至圖9是根據本發明思想的一個實施例的製造納米模具的方法的製造工藝圖。
[0056]參見圖1和圖9，首先，製備設置了第一柵格圖案111的模具柵格層110，如圖2中所示。在此，第一柵格圖案111可以由諸如金屬、矽和聚合物等的任何一種材料構成。另外，第一柵格圖案111的結構可以具有蛾眼結構和線柵結構等，並且其截面形狀可以具有各種形狀，諸如在圖2中所示的矩形結構以及如參考上面的圖1所述的三角形、半圓形或梯形等。隨後，通過使用濺射方法、化學氣相沉積方法或蒸發方法等在第一柵格圖案111上沉積第二柵格圖案材料來形成第二柵格基底層120，如圖3中所示。在此，金屬或金屬氧化物可以被用作沉積的第二柵格圖案材料。此時，優選的是，以提供了在第一柵格圖案111之間的空間113的結構來形成第二柵格基底層120，以便利隨後要執行的蝕刻工藝。在形成第二柵格基底層120後，執行蝕刻工藝，並且因此，通過蝕刻在第一柵格圖案111之間的空間來形成第二柵格圖案130，如圖4中所示。在此，可以通過包括具有第一圖案111的模具柵格層110和在第一柵格圖案111上形成的第二柵格圖案130來形成根據本發明思想的一個實施例的基底納米模具10。
[0057]同時，如圖5中所示，在形成第二柵格圖案130後，可以通過在第二柵格圖案130的一部分或全部上氣相沉積諸如氧化物、金屬和有機材料等的材料的任何一種來進一步形成互補層140。本發明思想的互補層140可以起到用於與在第一柵格圖案111、第二柵格圖案130和要隨後形成的納米模具之間的不規則形狀互補的作用。在此，可以通過包括具有第一柵格圖案111的模具柵格層110、在第一柵格圖案111上形成的第二柵格圖案130和在第二柵格圖案130表面的一部分或全部上形成的互補層140來形成根據本發明思想的另一個實施例的基底納米模具20。同時，雖然在整個第二柵格圖案130上形成互補層140，如圖5中所示，但是這僅是一個示例。因此，另外，可以在第一柵格圖案111的一部分或全部上形成互補層140。
[0058]其後，通過在第二柵格圖案130上塗敷樹脂來形成納米模具樹脂層210，並且，可以在第二柵格圖案130上進一步形成互補層140，如圖6中所示。已經參考圖5描述了互補層140的形成的說明。此時，納米模具樹脂層210具有埋設有第一柵格圖案110和第二柵格圖案130的結構，並且所塗敷的樹脂可以是紫外線(UV)可固化樹脂，但是不限於此，如在上面的圖1中所述。
[0059]隨後，對納米模具樹脂層進行固化工藝。此時，當塗敷的樹脂是UV可固化樹脂時，可以通過使用紫外線照射納米模具樹脂層210來固化納米模具樹脂層210，如圖7中所示。
[0060]另外，當如圖8中所示將納米模具樹脂層210從第一柵格圖案111和第二柵格圖案130分離時，可以獲得納米模具230，如圖9中所示。
[0061]根據本發明思想，可以獲得包含具有增大的高度的柵格圖案的納米模具，並且因此，可以通過在形成有柵格圖案的模具柵格層上形成第二柵格圖案來重新使用相關技術的模具柵格層或基底納米模具。因此，存在下述優點:可以消除用於製造獨立的模具所需的製造成本，並且可以製造具有改善的長寬比的納米模具，而不要求諸如光刻的複雜工藝。另夕卜，可以在必要時通過簡單的工藝來調整納米模具的長寬比。
[0062]圖10是圖示根據本發明思想的一個實施例的基底納米模具的實際圖像的圖。更詳細而言，圖10示出如在圖2至圖9中所述形成互補層的基底納米模具的實際圖像。
[0063]參見圖10，根據本發明思想的基底納米模具可以具有下述結構:該結構包括第一柵格圖案111、在第一柵格圖案111上形成的第二柵格圖案130和在第二柵格圖案的表面上形成的互補層140，如圖10的(a)、(b)和(C)中所示。在此，第一柵格圖案111的截面形狀可以具有如圖10的(a)中所示的梯形或在圖10的(b)中所示的矩形。另外，第一柵格圖案111的截面形狀可以具有如圖10的(c)中所示的半圓形或當前可以實現的任何形狀。
[0064]上述內容說明了本發明，但不應被解釋為其限制。雖然已經描述了幾個實施例，但是本領域內的技術人員容易明白，在不實質上偏離新穎教導和優點的情況下，在實施例中的許多修改是可能的。因此，所有這樣的修改意欲被包括於在權利要求中限定的本發明思想的範圍內。在權利要求中，部件加功能條款意欲涵蓋在此描述為執行所描述的功能的結構，不僅包括結構等同物還包括等同結構。
【權利要求】
1.一種基底納米|吳具，包括: 形成有至少一個第一柵格圖案的模具柵格層；以及 在所述第一柵格圖案上形成的至少一個第二柵格圖案。
2.根據權利要求1所述的基底納米模具，其中，所述第一柵格圖案由金屬、矽和聚合物的至少一種材料製成。
3.根據權利要求1所述的基底納米模具，其中，所述第一柵格圖案具有蛾眼結構。
4.根據權利要求1所述的基底納米模具，其中，所述第一柵格圖案具有包括三角形、梯形、矩形和半圓形的至少一種的截面形狀。
5.根據權利要求1所述的基底納米模具，其中，所述第二柵格圖案由金屬或金屬氧化物製成。
6.根據權利要求1所述的基底納米模具，進一步包括: 在所述第二柵格圖案的表面的一部分或全部上形成的互補層。
7.—種製造納米模具的方法，包括: 製備包括多個第一柵格圖案的模具柵格層； 在所述第一柵格圖案的上部上形成第二柵格圖案；以及 通過在所述第二柵格圖案的上部上塗敷樹脂來形成納米模具。
8.根據權利要求7所述的方法，其中，所述第一柵格圖案由金屬、矽和聚合物的至少一種材料製成。
9.根據權利要求7所述的方法，其中，所述第一柵格圖案具有蛾眼結構。
10.根據權利要求7所述的方法，其中，所述第一柵格圖案具有包括三角形、梯形、矩形和半圓形的至少一種的截面形狀。
11.根據權利要求7所述的方法，其中，形成所述第二柵格圖案包括: 通過在所述第一柵格圖案上沉積第二柵格圖案材料來形成第二柵格基底層；以及通過在所述第二柵格基底層中蝕刻與在所述第一柵格圖案之間的空間對應的區域來形成第二柵格圖案。
12.根據權利要求11所述的方法，其中，所述第二柵格圖案材料包括金屬或金屬氧化物。
13.根據權利要求11所述的方法，其中，通過濺射方法、化學氣相沉積方法和蒸發方法的至少一種來沉積所述第二柵格圖案材料。
14.根據權利要求7所述的方法，其中，形成所述納米模具包括: 在所述第二柵格圖案上塗敷樹脂，以形成具有埋設了所述第一柵格圖案和所述第二柵格圖案的結構的納米模具樹脂層； 固化所述納米模具樹脂層；以及 從所述第一柵格圖案和所述第二柵格圖案分離所述納米模具樹脂層。
15.根據權利要求14所述的方法，其中，通過旋塗方法、模塗方法、輥塗方法和浸塗方法的至少一種來執行在所述第二柵格圖案上塗敷樹脂。
16.根據權利要求14所述的方法，其中，所述樹脂是光固化性樹脂，並且固化所述納米模具樹脂層包括通過以紫外線照射所述納米模具樹脂層來固化所述樹脂。
17.根據權利要求7所述的方法，進一步包括:在形成所述第二柵格圖案和形成所述納米模具之間，在所述 第二柵格圖案上形成互補層。
【文檔編號】G02B5/30GK103649794SQ201280035227
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2012年7月13日 優先權日:2011年7月15日
【發明者】金鎮秀, 劉慶鍾, 李領宰, 李俊 申請人:Lg伊諾特有限公司