一种基于喷墨纳米压印的多结构倾斜光栅阵列的制备方法与流程

本发明涉及纳米压印，特别涉及一种基于喷墨纳米压印的多结构倾斜光栅阵列的制备方法。

背景技术：

1、倾斜光栅（tilted grating）是一种具有特殊结构的光学元件，通常用于光学系统中，以实现对特定波长或颜色的光的分散、反射或透射。其主要特点是光栅的刻槽或周期性结构被设计成倾斜的形式，这使得光通过光栅时具有特定的倾斜角度。倾斜光栅常常被集成到头部显示装置（hmd）和其他光学系统中，用于调整光路、优化显示效果或实现光学效应。在增强现实（ar）眼镜等设备中，倾斜光栅可以帮助将虚拟图像叠加在用户的视野中。

2、在微纳加工领域，制备倾斜光栅通常使用光刻技术结合其它微纳加工方法，如电子束光刻、离子束刻蚀、等离子体刻蚀等。这些方法可以用来在光敏材料表面或衬底上形成具有所需结构的光掩模，然后通过刻蚀或其他加工步骤将结构转移到材料表面，从而制备出倾斜光栅。但是针对近眼显示的多结构倾斜光栅阵列涉及到的电子束曝光等光刻工艺的对准、倾斜刻蚀，其中电子束曝光等光刻工艺的曝光时间长，对准成本高，成本消耗大，需要解决这一问题。

3、近年来，利用纳米压印技术制备倾斜光栅成为一种重要的解决方案。喷墨压印技术是纳米压印技术的一种，调整了压印胶的涂覆工艺，其利用喷头控制液滴释放，从而在基板表面形成微米至纳米级结构的工艺。通过控制液滴的形成、传输和沉积，可以实现复杂的图案和结构。该技术具有高效、灵活、成本低的优势，适用于多种材料和基板类型，广泛应用于电子学、光子学、生物医学等领域。其应用包括柔性电子器件制备、生物芯片制造、微流体器件制备等。

4、希望在纳米压印邻域存在一种区别于已有工艺方案的新方法，用于制作多结构倾斜光栅阵列，较现有制备方法陈本更低，流程更简化。

5、现有技术方案：

6、长春光机所于2023年申请的（cn116577858a）“一种倾斜光栅制备制备方法”专利介绍了一种倾斜光栅的制备方法，具体的：利用重力将倒置的直角光栅在热熔状态下产生倾斜，形成倾斜光栅的结构，其优点是价格低廉，方法简易，但是其缺点是光栅顶部将不可避免的产生液滴弧度，并且光栅倾斜角度只能在合理范围，否则会产生粘连；

7、京东方于2020年申请的（cn111665682a）“倾斜光栅的制备方法、压印模板”专利介绍了一种目前可以解决制备倾斜光栅困难的问题，具体的：通过对沉积在柔性层上的磁性层图案化处理，可以形成多个间隔分布的柱状的磁性结构，再通过磁力对磁性结构的影响，形成压印模板，从而制备倾斜光栅。

8、飞利浦于2010年申请的（cn102460237a）“倾斜光栅和用于生产倾斜光栅的方法”专利披露了一种工艺方案，具体的：使通过扫描对象的相干辐射的相位信息可视化的相称成像，形成光栅结构，结合使用刻蚀工艺来制备倾斜光栅。

9、而目前，对结构精度要求度高的倾斜光栅的模板制备需要在光刻或者电子束曝光时进行对准，会增加额外的耗费，这就导致了倾斜光栅模板的制备成本高居不下。而且光刻等工艺的作用是制备直角光栅再进行刻蚀，其成本也比纳米压印高，因此使用纳米压印制备倾斜光栅的模板势必会降低整体的产线成本。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于喷墨纳米压印的多结构倾斜光栅阵列的制备方法，以克服现有技术中的不足。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本技术公开了一种基于喷墨纳米压印的多结构倾斜光栅阵列的制备方法，包括运动平台，所述运动平台上方吸附有衬底，所述衬底上有若干个待喷墨区，所述待喷墨区上标记有指定坐标；包括如下步骤：

4、s1：在运动平台上移动到预先标记的指定坐标上，作为喷墨起始点；

5、s2：根据需求通过压印胶进行喷墨涂胶，喷涂出指定大小的压印区域；

6、s3：将预先准备的光栅模板压印到衬底上，光栅模板的面积大于压印区域的面积；

7、s4：压印胶产生残余层，将残余层去除后保留衬底以及衬底上的倾斜光栅；

8、s5：通过倾斜刻蚀，将光栅结构传递到衬底中，并将顶部的压印胶去除，获取最终光栅结构；

9、s6：若还存在其他预先标记的待喷墨区，则返回s1对另一个待喷墨区进行处理，并对刻蚀后的最终光栅结构进行保护。

10、作为优选，所述s1包括如下内容：包括定位系统，所述定位系统对所述待喷墨区的指定坐标进行识别，所述定位系统与所述运动平台相关联，所述运动平台根据所述定位系统进行引导移动。

11、作为优选，所述s2包括如下内容：喷墨形成的液滴阵列特征，包括喷墨后的液滴直径、液滴与液滴之间的间距、液滴本身的属性例如杨氏模量、胶体粘度根据原始模板进行相应的设计与调整，能够在进行模板复制时的对残余层胶量进行控制，有利于后续的刻蚀工艺，且有利于对整体的多结构倾斜光栅阵列的形貌。

12、作为优选，所述s2包括如下内容：所述压印区域的形状通过绘图进行控制；以指定坐标作为起始点，根据预先设置的尺寸形状进行绘图，随后通过喷涂形成压印区域。

13、作为优选，所述s3包括如下内容：光栅模板的面积大于所述衬底，因此压印的位置和尺寸通过喷墨进行控制，无需进行对准。

14、作为优选，所述s4包括如下内容：去除残余层的方法包括刻蚀、腐蚀，保留衬底以及衬底上无残余层的光栅结构。

15、作为优选，所述s5包括如下内容：此时刻蚀气体的选择优先刻蚀去除衬底，通过控制刻蚀的时间进而选择传递的深度，以匹配光波导整体的压印诉求。

16、作为优选，所述s6中对刻蚀后的最终光栅结构进行的保护包括：化学气相沉积一层致密的分子层、在等离子气体氛围中进行氧化处理；其目的是为了在其他刻蚀转移过程中保护已经刻蚀转移完成的图案不受影响。

17、本技术还公开了一种基于喷墨纳米压印的多结构倾斜光栅阵列的制备装置，包括存储器和一个或多个处理器，所述存储器中存储有可执行代码，所述一个或多个处理器执行所述可执行代码时，用于实现上述的一种基于喷墨纳米压印的多结构倾斜光栅阵列的制备方法。

18、本技术还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时，实现上述的一种基于喷墨纳米压印的多结构倾斜光栅阵列的制备方法。

19、本发明的有益效果：

20、（1）、通过现有的大面积的直角光栅或者倾斜光栅的模板，通过喷胶工艺的密集有序的排列进行纳米压印工艺的制备，可以节省光刻工艺中的对准耗费，并且纳米压印的整体成本也比光刻、电子束曝光的成本低，从而降低整体的光波导产线的成本；

21、（2）、使用原先准备好的、单一结构的、符合需求的倾斜光栅模板进行压印，因为压印区域的大小已经完全由喷墨区域控制，因此无需考虑模板大小，仅需对模板压印的位置进行粗调整即可完成倾斜光栅的结构转移即可，整体的压印流程与原始的光刻mark点、ebl对准、曝光相比，其整体的工艺成本根更低，难度大大下降，流程更简单，效率更高。

22、本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。