[发明专利]基于动态纳米刻划技术制作滚筒压模的方法

说明书

技术领域

本发明属于微光学元件制作方法领域，尤其涉及一种基于动态纳米刻划技术制作滚筒压模的方法。

背景技术

卷对卷（roll to roll）连续式纳米压印技术可以突破现有平版式压印技术的周期长、面积小的瓶颈，具有低成本及连续生产的显著优势，是纳米压印产业化的重要发展方向。

卷对卷连续式纳米压印制造技术的原理是以具有纳米结构滚筒压模在柔性基材上，以连续性滚压复制方式生产大面积具备纳米结构的功能性组件。但由于滚筒压模的制作涉及曲面纳米加工。因此滚筒压模的制作就成了卷对卷纳米压印技术的技术瓶颈和研究热点。

就现已公开的滚筒压模的制作技术主要有3种：首先是包覆法，即加工具有微结构的镍质平面薄膜包覆于滚筒表面（C. Y. Chang, et al. A roller embossing process for rapid fabrication of microlens arrays on glass substrates. Microsystem Technologies, 2006, 12: 754-759）。这是目前应用最为广泛的技术。由于镍薄膜的结构可以使用电子束或干涉曝光结合电铸技术加工，因此可以实现纳米尺度的复制。但是该技术使得滚筒压模表面具有明显的接缝，此外金属薄膜翘曲及其与金属滚筒之间滑移也会影响复制质量。

其次是直接加工法，使用机械车削或曲面步进光刻，直接在滚筒的金属表面加工微结构（Tzu-Chien Huang, et al. Direct fabrication of microstructures on metal roller using stepped rotating lithography and electroless nickel plating. Microelectronic Engineering. 2009, 86: 615-618）。即使滚筒的转动误差会导致其表面结构在转角0°和360°的连接处无法完全对接，即有图形错位现象，但是没有明显接缝，极大提高了连续复制结构的连续性，这是该方法的显著优点。但是这种方法受限于曲面加工的精度，目前的可加工的最小线宽约为2μm，无法实现纳米结构的加工。

最后是台湾国立成功大学的李永春等人发明的反向roll to plate滚压法（李永春等，滚筒模仁之制造方法，申请号I305753）。该技术包括以下步骤：（1）在待压滚筒表面形成一层压印材料；（2）将待压滚筒水平架设于压印载台上；（3）设置一平面压模于待压滚筒之上，其中平面压模的表面结构面向待压滚筒；（4）设置一支撑滚筒，将平面压模夹设在待测滚筒与支撑滚筒之间；（5）对压印材料层进行加热，以使平面压模的表面结构转印到待压滚筒表面的压印材料中。该方法兼具前两种方法的优点，即具有纳米尺度的分辨率，且没有明显接缝。但是该方法实施的前提，是需要成本极高的大面积纳米结构平面压模。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供一种基于动态纳米刻划技术制作滚筒压模的方法，以实现具有纳米尺度线栅的大面积滚筒压模制作。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于动态纳米刻划技术制作滚筒压模的方法，将具有纳米结构的平面压模与待加工滚筒表面接触，利用平面压模的断开面的边缘在待加工滚筒表面刻划出纳米尺度的线栅。

优选的，在上述基于动态纳米刻划技术制作滚筒压模的方法中，所述平面压模为硅片。

本发明还公开了一种平面压模的制作方法，包括如下步骤：

、通过具有纳米结构的第一平板对第一滚筒进行压印，在第一滚筒表面形成与所述第一平板表面纳米结构互补的结构；

、通过第一滚筒对第二平板进行压印，在第二平板的表面形成与第一滚筒表面纳米结构互补的结构，获得平面压模。

优选的，在上述平面压模的制作方法中，所述步骤中，所述第一滚筒的表面均匀涂布有UV固化材料或热塑性材料。

优选的，在上述平面压模的制作方法中，所述步骤中，所述第二平板的制作步骤具体包括：

（一）在第二平板表面上均匀涂布UV固化材料或热塑性材料；

（二）通过第一滚筒对第二平板进行压印，在UV固化材料或热塑性材料上形成与第一滚筒表面纳米结构互补的结构；

（三）通过等离子刻蚀技术将UV固化材料或热塑性材料上的纳米结构传递到第二平板中，形成具有表面微观结构的平板，即平面压模。

优选的，在上述平面压模的制作方法中，所述第一平板为硅片。