專利名稱：具有微結(jié)構(gòu)模芯的模具及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微精細(xì)加工技術(shù)，尤其涉及用于制造光電子器件微細(xì)結(jié)構(gòu)的 具有微結(jié)構(gòu)模芯的模具及其制造方法。
背景技術(shù)：
目前，液晶顯示器、集成電路芯片及用于全息照相的光學(xué)儀器等均有微 結(jié)構(gòu)。例如在平板顯示領(lǐng)域占有重要地位的液晶顯示器，其顯示方式為透射 式液晶顯示，要求背光源高亮化、輕薄化。為了提高背光源亮度，通常采用 棱鏡膜，該棱鏡膜上設(shè)置有微結(jié)構(gòu)，即排布細(xì)微棱鏡結(jié)構(gòu)，使光線集中到中 心觀測某個(gè)角度，以增加軸心亮度。對(duì)于側(cè)光式背光源，其導(dǎo)光板也設(shè)置有 由網(wǎng)點(diǎn)構(gòu)成的微結(jié)構(gòu)，該微結(jié)構(gòu)中的網(wǎng)點(diǎn)自身結(jié)構(gòu)與排布對(duì)側(cè)光式背光源光 學(xué)性能及整體厚度都有一定的影響。上述這些微結(jié)構(gòu)都通過具有微結(jié)構(gòu)模芯 的模具制作而成。
現(xiàn)有技術(shù)中，用于制作微結(jié)構(gòu)的模具要么利用道具或鉆石等切削工具加 工而成，要么以單晶硅作為模版材料進(jìn)行刻蝕，利用單晶硅的各向異性獲得
具有v槽結(jié)構(gòu)的模芯。該v槽結(jié)構(gòu)由單晶硅的蝕刻停止面構(gòu)成。構(gòu)成模芯的
蝕刻停止面與水平面的夾角相同。然后這種模芯用來制作尖頂結(jié)構(gòu)的網(wǎng)點(diǎn)等
微結(jié)構(gòu)。參見申請?zhí)枮?00710175990. 2的中國發(fā)明專利申請"制作微結(jié)構(gòu)的 模芯方法"。
但是，利用切削加工模芯，對(duì)切削工具的精度、控制手段機(jī)器配合要求 很高，因此制造工藝復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化；刻蝕工藝雖然制造工藝簡單， 但是制作出的模具，其模芯微結(jié)構(gòu)形式單一，僅有一種角度的夾角凹槽，且 為等腰結(jié)構(gòu)，因此，只能制作出結(jié)構(gòu)單一的等腰的孩t結(jié)構(gòu)，而不能滿足更多的需求，如導(dǎo)光板上的網(wǎng)點(diǎn)結(jié)構(gòu)可能等腰結(jié)構(gòu)并不是最佳的結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種具有微結(jié)構(gòu)模芯的模具及其制造方法，以 用來制造更多形狀的微結(jié)構(gòu)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種具有微結(jié)構(gòu)模芯的模具，包括模 版，其中，
所述模版由至少兩個(gè)子模版貼合疊加而成；
所述微結(jié)構(gòu)模芯嵌于所述模版的一面，直至最底層的子模版中，且至 少有兩個(gè)構(gòu)成所述微結(jié)構(gòu)模芯的子模版的蝕刻停止面與水平面的夾角不 同。
上述技術(shù)方案中，所述模版可由三個(gè)子模版貼合疊加而成；所述子模 版可由單晶體材料制成；構(gòu)成所述微結(jié)構(gòu)模芯的子模版的蝕刻停止面與水 平面的夾角由上至下逐漸增大、逐漸減小、先減小后增大或先增大后減小。
模具通過將多個(gè)子模版疊加形成的一個(gè)模版，以及設(shè)置有與水平面形 成不同夾角的各個(gè)子模版的蝕刻停止面，實(shí)現(xiàn)了具有多種溝槽形狀的微結(jié) 構(gòu)模芯，從而能夠用來制造多種形狀的微結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明還提供了 一種用于制造上述任一種技術(shù)方案給出的具有微結(jié) 構(gòu)模芯的模具的方法，包括
將至少兩個(gè)具有各向異性的子模版貼合疊加，形成模版；所述子模版 中至少有兩個(gè)子模版的各向異性不同；
在所述模版的表面涂布光刻膠，并在所述光刻膠上設(shè)置用于制作微結(jié) 構(gòu)的掩膜版，進(jìn)行曝光；
去除被曝光的光刻膠；
刻蝕模版上去除光刻膠的部分，直至最底層的子模版，形成微結(jié)構(gòu)模
芯上述方法技術(shù)方案還可包括去除未被曝光的光刻膠。 將至少兩個(gè)具有各向異性的子模版貼合疊加可具體為 將三個(gè)具有各向異性的子模版貼合疊加，其中，至少有兩個(gè)子模版的 各向異性不同。
上述制作方法通過具有各向異性的子模版疊緊密貼合在一起，并借助 各子模版不同的蝕刻各向異性特點(diǎn)，形成多種溝槽形狀，制作出了具有多 種溝槽形狀的微結(jié)構(gòu)模芯的模具，從而利用該模具能夠獲得具有滿足各種 光電子器件多樣要求的、多種形狀的微結(jié)構(gòu)。
下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖1為本發(fā)明具有微結(jié)構(gòu)模芯的模具實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明具有微結(jié)構(gòu)模芯的模具實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖3為本發(fā)明具有微結(jié)構(gòu)模芯的模具實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖4為本發(fā)明具有微結(jié)構(gòu)模芯的模具實(shí)施例四的結(jié)構(gòu)示意圖5為本發(fā)明用于制造具有微結(jié)構(gòu)模芯的模具的方法實(shí)施例的流程圖6為本發(fā)明用于制造具有微結(jié)構(gòu)模芯的模具的方法實(shí)施例中模版涂布
光刻膠后的示意圖7為本發(fā)明用于制造具有微結(jié)構(gòu)模芯的模具的方法實(shí)施例中模版表面
的光刻膠曝光后的示意圖8為本發(fā)明用于制造具有微結(jié)構(gòu)模芯的模具的方法實(shí)施例中去除模版
表面光刻膠被曝光部分后的示意圖9為本發(fā)明用于制造具有微結(jié)構(gòu)模芯的模具的方法實(shí)施例中刻蝕模版
后形成模芯的示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明實(shí)施例中，具有微結(jié)構(gòu)模芯的模具包括模版，所述模版由至少
兩個(gè)子模版貼合疊加而成；所述微結(jié)構(gòu)模芯嵌于所述模版的一面，直至最 底層的子模版中，且至少有兩個(gè)構(gòu)成所述微結(jié)構(gòu)模芯的子模版的蝕刻停止 面與水平面的夾角不同。
由于模版由至少兩個(gè)子模版貼合疊加而成，使得形成微結(jié)構(gòu)模芯的子模 版蝕刻停止面與水平面可能具有不同的夾角；并且，子模版可由單晶體材料
制成，根據(jù)子模版材料的不同，至少有兩個(gè)構(gòu)成微結(jié)構(gòu)模芯的子模版的蝕刻 停止面與水平面的夾角不同，從而形成了具有多種蝕刻停止面角度結(jié)構(gòu)的微 結(jié)構(gòu)模芯，滿足了多種微結(jié)構(gòu)需求，如導(dǎo)光板上的網(wǎng)點(diǎn)結(jié)構(gòu)能夠通過本實(shí)施 例中的模具制造出更加滿足導(dǎo)光需求的結(jié)構(gòu)。
圖1為本發(fā)明具有微結(jié)構(gòu)模芯的模具實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖，模版11
由三個(gè)子模版即子模版111、子模版112及子模版113貼合疊加而成，微 結(jié)構(gòu)模芯12嵌于模版11的一面，直至最底層的子模版113中。構(gòu)成微結(jié) 構(gòu)模芯12的子模版111、子模版112及子模版113的蝕刻停止面與水平面 的夾角均不同，由上至下，夾角逐漸減小，子模版111的蝕刻停止面114 與水平面的夾角a最大，子模版112的蝕刻停止面115與水平面的夾角|3
次之，子模版113的蝕刻停止面116與水平面的夾角y最小，從而得到近 似拋物線型的微結(jié)構(gòu)模芯12,利用該模芯12可制造具有拋物線凸起結(jié)構(gòu) 的微結(jié)構(gòu)，如導(dǎo)光板底部的網(wǎng)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，由于凸起具有多個(gè)蝕刻停止面，因 此可增加網(wǎng)點(diǎn)結(jié)構(gòu)對(duì)光的反射，從而提高導(dǎo)光板的亮度。如果要得到更加 接近于拋物線型凹槽結(jié)構(gòu)的微結(jié)構(gòu)模芯，可進(jìn)一步增加子模版的個(gè)數(shù)，并 適當(dāng)減少各子模版的厚度。
圖2為本發(fā)明具有微結(jié)構(gòu)模芯的模具實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施 例中，模版21由子模版211、子模版212及子模版213貼合疊加而成；微 結(jié)構(gòu)模芯22由子模版211的蝕刻停止面、子模版212的蝕刻停止面及子 模版213的蝕刻停止面構(gòu)成。子模版211、子模版212及子模版213的蝕刻停止面與水平面的夾角由上至下逐漸增大，即，子模版211的蝕刻停止 面與水平面的夾角最小，子模版212的蝕刻停止面與水平面的夾角次之， 子模版213的蝕刻停止面與水平面的夾角最大。得到的微結(jié)構(gòu)模芯22可 用來制造頂部較尖的凸條狀微結(jié)構(gòu)。圖3為本發(fā)明具有微結(jié)構(gòu)模芯的模具實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施 例中，模版31由子模版311、子模版312及子模版313貼合疊加而成；微 結(jié)構(gòu)模芯32由子模版311的蝕刻停止面、子模版312的蝕刻停止面及子 模版313的蝕刻停止面構(gòu)成。子模版311、子模版312及子模版313的蝕 刻停止面與水平面的夾角由上至下先增大后減小，即，子模版312的蝕刻 停止面與水平面的夾角大于子模版311及子模版313的蝕刻停止面與水平 面的夾角。得到的微結(jié)構(gòu)模芯32可用來制造頂部較鈍的凸條狀微結(jié)構(gòu)。圖4為本發(fā)明具有微結(jié)構(gòu)模芯的模具實(shí)施例四的結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施 例中，模版41由子模版411、子模版412及子模版413貼合疊加而成；微 結(jié)構(gòu)模芯42由子模版411的蝕刻停止面、子模版412的蝕刻停止面及子 模版413的蝕刻停止面構(gòu)成。子模版411、子模版412及子模版413的蝕 刻停止面與水平面的夾角由上至下先增大后減小，即，子模版412的蝕刻 停止面與水平面的夾角小于子模版411及子模版413的蝕刻停止面與水平 面的夾角。得到的微結(jié)構(gòu)模芯42可用來制造底部較寬頂部較尖的凸條狀 微結(jié)構(gòu)。本發(fā)明實(shí)施例用于制造上述實(shí)施例中給出的任 一 種具有微結(jié)構(gòu)模芯的 模具的方法，可包括將至少兩個(gè)具有各向異性的子模版貼合疊加，形成模版；所述子模版 中至少有兩個(gè)子模版的各向異性不同；在所述模版的表面涂布光刻膠；在所述光刻膠上設(shè)置用于制作微結(jié)構(gòu)的掩膜版后曝光； 去除被曝光的光刻膠；刻蝕模版上去除光刻膠的部分，直至最底層的子模版，形成微結(jié)構(gòu)模芯。本實(shí)施例中，掩膜版上可設(shè)置有點(diǎn)陣圖案或線陣圖案，通過掩膜版上的圖案對(duì)模版上待刻蝕部分的光刻膠進(jìn)行曝光；進(jìn)而利用子模版不同的各 向異性，使得各子模版在刻蝕過程中產(chǎn)生與水平面不同夾角的蝕刻停止 面，從而在多個(gè)子模版貼合而成的模板上制造出具有多個(gè)傾斜角度結(jié)構(gòu)的 微結(jié)構(gòu)模芯的模具。圖5為本發(fā)明用于制造具有微結(jié)構(gòu)模芯的模具的方法實(shí)施例的流程圖， 本實(shí)施例以制造模具實(shí)施例一中的模具為例，制造過程包括步驟51、選取三個(gè)具有不同各向異性的子模版，即子模版lll、子模 版112及子模版113緊密貼合疊加在一起，形成模版11;步驟52、在最上邊的子模版111表面涂布一層光刻膠61,如圖6所 示；并在設(shè)有線陣圖案的掩膜版遮蓋下，對(duì)涂布光刻膠的模版11進(jìn)行曝 光，如圖7所示；未被掩膜版遮蓋的光刻膠被曝光，得到被曝光的光刻膠 部分71;步驟53、去除被曝光的光刻膠部分71,如圖8所示，模版ll表面棵 露待刻蝕的部分；步驟54、采用干刻蝕或濕刻蝕等方式刻蝕模版11表面待刻蝕部分即 未被光刻膠61涂布的區(qū)域，由于各層子模版均為具有各向異性的材料， 且具有的各向異性均不相同，根據(jù)模芯結(jié)構(gòu)的實(shí)際需要，通過在步驟51 選擇具有一定各向異性的子模版，并設(shè)置相應(yīng)的厚度，即可刻蝕出符合需 求的微結(jié)構(gòu)模芯，如圖9所示。利用刻蝕劑在所述模版表面未被光刻膠覆 蓋的區(qū)域逐層或逐個(gè)刻蝕各子模版；各子模版從上到下蝕刻后形成的蝕刻 停止面，與模版11底面的夾角逐步減小，得到近似于拋物線型凹槽結(jié)構(gòu) 的模芯12。若要得到更加近似于拋物線型凹槽結(jié)構(gòu)的模芯，可在步驟51 中適當(dāng)調(diào)整各層子模版厚度，并設(shè)置更多的子模版，即可刻蝕出拋物線型凹槽微結(jié)構(gòu)模芯。
去除未被曝光的光刻膠61,得到如圖1所示的具有微結(jié)構(gòu)模芯12的 模具。
類似地，上述方法實(shí)施例可用于制造上述模具實(shí)施例中給出的任意一 種模具，不同的是，在步驟51中設(shè)置模版時(shí)，子模版的個(gè)數(shù)、厚度及各 向異性有所不同。
上述模具實(shí)施例，通過將多個(gè)子模版疊加形成一個(gè)模版，并將各個(gè)子 模版的蝕刻停止面設(shè)置成與水平面具有不同的夾角，實(shí)現(xiàn)了具有多種溝槽 形狀的微結(jié)構(gòu)模芯，從而能夠用來制造多種形狀的微結(jié)構(gòu)。上述制造方法 實(shí)施例通過具有各向異性的子模版疊緊密貼合在一起，并借助各子模版不 同的蝕刻各向異性特點(diǎn)，形成多種溝槽形狀，制作出了具有多種溝槽形狀 的微結(jié)構(gòu)模芯的模具，從而利用該模具能夠獲得具有滿足各種光電子器件 多樣要求的微結(jié)構(gòu)，如全息照相中光學(xué)器件中透鏡表面的微結(jié)構(gòu)，集成電 路芯片中的溝槽微等微結(jié)構(gòu)。
最后應(yīng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì) 其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改， 或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng) 技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1、一種具有微結(jié)構(gòu)模芯的模具，包括模版，其特征在于，所述模版由至少兩個(gè)子模版貼合疊加而成；所述微結(jié)構(gòu)模芯嵌于所述模版的一面，直至最底層的子模版中，且至少有兩個(gè)構(gòu)成所述微結(jié)構(gòu)模芯的子模版的蝕刻停止面與水平面的夾角不同。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有微結(jié)構(gòu)模芯的模具，其特征在于，所 述模版由三個(gè)子模版貼合疊加而成。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有微結(jié)構(gòu)模芯的模具，其特征在于，所 述子模版由單晶體材料制成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的具有微結(jié)構(gòu)模芯的模具，其特 征在于，構(gòu)成所述微結(jié)構(gòu)模芯的子模版的蝕刻停止面與水平面的夾角由上 至下逐漸增大。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的具有微結(jié)構(gòu)模芯的模具，其特 征在于，構(gòu)成所述微結(jié)構(gòu)模芯的子模版的蝕刻停止面與水平面的夾角由上 至下逐漸減小。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的具有微結(jié)構(gòu)模芯的模具，其特 征在于，構(gòu)成所述微結(jié)構(gòu)模芯的子模版的蝕刻停止面與水平面的夾角由上 至下先減小后增大。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的具有微結(jié)構(gòu)模芯的模具，其特 征在于，構(gòu)成所述微結(jié)構(gòu)模芯的子模版的蝕刻停止面與水平面的夾角由上 至下先增大后減小。
8、 一種用于制造上述權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的具有微結(jié)構(gòu)模芯 的模具的方法，其特征在于，包括將至少兩個(gè)具有各向異性的子模版貼合疊加，形成模版；所述子模版 中至少有兩個(gè)子模版的各向異性不同；在所述模版的表面涂布光刻膠，并在所述光刻膠上設(shè)置用于制作微結(jié)構(gòu)的掩膜版，進(jìn)行曝光； 去除被曝光的光刻膠；刻蝕模版上去除光刻膠的部分，直至最底層的子模版，形成微結(jié)構(gòu)模芯o
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造方法，其特征在于，還包括 去除未被曝光的光刻膠。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的制造方法，其特征在于，將至少兩個(gè) 具有各向異性的子模版貼合疊加具體為將三個(gè)具有各向異性的子模版貼合疊加，其中，至少有兩個(gè)子模版的 各向異性不同。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有微結(jié)構(gòu)模芯的模具及其制造方法，模具包括模版，所述模版由至少兩個(gè)子模版貼合疊加而成；所述微結(jié)構(gòu)模芯嵌于所述模版的一面，直至最底層的子模版中，且至少有兩個(gè)構(gòu)成所述微結(jié)構(gòu)模芯的子模版的蝕刻停止面與水平面的夾角不同。通過將多個(gè)子模版疊加形成的一個(gè)模版，以及設(shè)置有不同夾角的各個(gè)子模版的蝕刻停止面，實(shí)現(xiàn)了具有多種溝槽形狀的微結(jié)構(gòu)模芯，從而能夠用來制造多種形狀的微結(jié)構(gòu)。方法通過具有各向異性的子模版疊緊密貼合在一起，并借助各子模版不同的蝕刻各向異性特點(diǎn)，形成多種溝槽形狀，制作出了具有多種溝槽形狀的微結(jié)構(gòu)模芯的模具，從而利用該模具能夠獲得具有滿足各種光電子器件多樣要求的、多種形狀的微結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)G03F7/00GK101320211SQ20081011698
公開日2008年12月10日 申請日期2008年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月22日
發(fā)明者萬麗芳, 劉宏宇, 孫增輝, 孫小斌, 張麗蕾, 剛 王, 王慶江, 趙星星, 邵喜斌 申請人:京東方科技集團(tuán)股份有限公司