CN116056866A - 制造无缝软式印模的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本公开内容提供压印平版印刷设备，包括背板，和耦合至背板的一个或多个母版。母版的各个包括耦合至背板的底座，和从底座延伸的至少一个台面结构。各个台面结构包括设置于台面结构上的特征结构。压印平版印刷设备能够生成印模，用以进一步图案化组件，或压印平版印刷设备能够生成组件。从压印平版印刷设备生成的印模和组件实质上不具有与设置于邻接母版之间的缝隙相关联的缺陷。

Description

制造无缝软式印模的设备和方法

背景

领域

本公开内容的多个实施方式一般涉及制造半导体组件的系统和方法。更特定而言，本公开内容针对用于制作无缝软式印模(stamp)的设备和方法。

相关技术描述

压印平版印刷术(imprint lithography)是接触式图案化方法，而可用以制作纳米级的图案。一般而言，压印平版印刷术借由建立图案的模版开始。例如树脂的压印材料沉积于待图案化的基板上。接着，图案化的模版被按压抵靠压印材料以将图案压印至基板中。接着固化压印材料以在基板上凝固树脂中的图案。

然而，传统压印平版印刷术方法和设备具有各种挑战。举例而言，具有纳米特征结构的传统压印平版印刷术方法不适合用于大面积基板(大于300mm)，例如显示组件，因为传统使用的母版(master)不够大以图案化大面积显示器。如此，某些传统压印方法已使用彼此粘附在一起的多重母版。然而，在母版之间形成缝隙，而接着缝隙被传送至基板上的图案中。图案化的不规则性由于母版之间的缝隙还有在母版的边缘处造成。不规则性可造成降低的组件效率和甚至组件失效。大的压印基板借由同时或依序对齐且压印多重母版而准备。邻接母版之间的区域(例如，缝隙)和母版的各个的周围处的区域亦可在压印基板上建立不规则性，而影响组件的效能，例如视觉缺陷。举例而言，在导光面板(LGP)的情况中，当缝隙压印至LGP中时，缝隙变成表面特征结构，而可引导、散射或耦合出光离开LGP。在液晶显示器(LCD)的情况中，当缝隙压印至LCD中时，检视者将见到从显示器中的缝隙浮现的视觉缺陷。

因此，需要一种压印平版印刷术方法和设备，而可用以压印大面积基板，以对应于母版的缝隙和周围区域生成实质上不具不规则性的图案。

发明内容

在一个实施方式中，提供一种压印平版印刷设备，包括背板；和一个或多个母版，耦合至该背板。这些母版的各个包括底座，耦合至该背板；和至少一个台面(mesa)结构，从该底座延伸。各个台面结构包括设置于台面结构上的特征结构。

在另一个实施方式中，一种压印方法，包括将压印平版印刷设备的特征结构压印至设置于基板的表面上的压印材料中。压印平版印刷设备包括背板；和一个或多个母版，母版耦合至该背板。这些母版的各个包括耦合至该背板的底座，和从该底座延伸的至少一个台面结构。各个台面结构具有设置于台面结构上的特征结构。该压印材料遭受固化处理。从该压印材料释放压印平版印刷设备。

在另一个实施方式中，提供一种压印平版印刷设备，包括背板；和一个或多个母版，耦合至该背板。这些母版的各个包括底座，耦合至该背板；和至少一个台面结构，从该底座延伸，各个台面结构具有设置于台面结构上的特征结构。该压印平版印刷设备具有至少25mm的宽度和至少25mm的长度。

附图说明

以此方式可详细理解本公开内容以上所载特征结构，以上简要概述的本公开内容的更特定说明可借由参考多个实施方式而获得，某些实施方式图示于附图中。

图1A和图1B根据本公开内容的多个实施方式，描绘各种压印平版印刷设备的概要剖视图。

图1C-图1E根据本公开内容的实施方式，描绘压印平版印刷设备和在基板上具有各种压印材料厚度的各种压印材料的概要剖视图。

图1F根据本公开内容的实施方式，描绘压印平版印刷设备的概要剖视图。

图2根据本公开内容的实施方式，描绘压印平版印刷设备的概要底视图。

图3A-图3C根据本公开内容的实施方式，描绘以压印平版印刷设备在压印的各个阶段处的压印基板的顶视图。

图4根据本公开内容的实施方式，描绘压印方法的流程图。

为了促进理解，已尽可能地使用相同的附图标记代表共通图式中相同的元件。应考虑一个实施方式的元件和特征结构可有益地并入其他多个实施方式中而无须进一步说明。

然而，应理解附图仅图示此公开内容的多个范例实施方式，且因此不应考虑为此公开内容范畴的限制，因为本公开内容可认可其他均等效果的多个实施方式。

具体实施方式

在说明本公开内容的多个实施方式之前，应理解本公开内容并非限于在以下说明中提及的构造或方法的细节。本公开内容能够包括其他多个实施方式且以各种方式执行或实施。

本公开内容的多个实施方式一般涉及压印平版印刷术，且更特定而言，涉及用于建立大面积压印而不具缝隙的方法和设备。提供具有背板和耦合至背板的一个或多个母版的压印平版印刷设备。母版的各个包括耦合至背板的底座，和从底座延伸的至少一个台面结构。各个台面结构包括设置于台面结构上的特征结构。

以下的多个实施方式将参照用于建立大面积压印而不具缝隙的方法和设备。多个实施方式用于在母版、印模或显示设备的周围处具有类似缝隙挑战的其他应用中压印其他材料。

图1A和图1B根据本公开内容的实施方式，描绘压印平版印刷设备(例如，100A、100B)的概要剖视图。压印平版印刷设备(例如，100A、100B)用以借由使用设置于压印平版印刷设备(例如，100A、100B)上的特征结构压印在基板上设置的材料，固化已压印的材料，且从材料释放压印平版印刷设备(例如，100A、100B)以生成压印的材料，而图案化基板。压印的材料是印模，用以进一步压印其他组件，或者，压印的材料是在显示组件之上的膜。压印平版印刷设备(例如，100A、100B)包括相对于压印的材料的互补图案。在可与本文所述的其他多个实施方式结合的某些实施方式中，压印的材料是相对于在压印平版印刷设备上的图案具有负图案的印模。再者，压印平版印刷设备相对于印模的负图案具有正图案，且相对于以印模待压印的组件的正图案具有正图案。在可与本文所述的其他多个实施方式结合的某些实施方式中，压印的材料是显示组件，且组件相对于压印平版印刷设备100A、100B的负图案具有互补图案。

如图1A中所显示，压印平版印刷设备100A包括背板104和耦合至背板104的母版(或多个母版)(例如，102A、102B，统称102)。母版102的各个包括耦合至背板104的底座108，和从底座108延伸的至少一个台面结构106，各个台面结构106具有设置于台面结构106上的特征结构112。背板104以玻璃、铝、不锈钢、石英、聚合物或它们的结合组成。背板104具有约100μm的厚度，例如约100μm至约500μm。母版102的各个以硅、周期III-V族材料、玻璃、聚合物或它们的结合组成。在可与本文所述的其他多个实施方式结合的某些实施方式中，邻接母版借由缝隙114分开。

在可与本文所述的其他多个实施方式结合的某些实施方式中，台面结构106彼此等距离。台面间隔借由台面结构的中心至邻接台面结构的中心之间的间隔而界定。尽管附图描绘台面结构106彼此具有相等距离，亦考虑台面结构在邻接台面结构之间具有不同的间隔。类似地，台面结构的尺寸和图案特征结构是相同的，或者，台面结构的尺寸和图案特征结构是不同的。在可与本文所述的其他多个实施方式结合的某些实施方式中，一个或多个母版102耦合至背板104。母版102使用接合材料105或真空粘附耦合至背板104。接合材料是连续接合材料(例如，在图1A中所显示)，或接合材料是不连续接合材料(例如，在图1B中所显示)。如图1A中所显示，连续接合材料105实质上沉积在背板104的整个表面区域之上。如图1B中所显示，不连续接合材料105A、105B选择性沉积在各个界面处，介于各个母版102和背板104之间(例如，105A)，或断续地沉积在背板的表面区域之上(例如，105B)。在可与本文所述的其他实施方式结合的某些实施方式中，接合材料是以下一个或多个：基于碳氢化合物的材料，例如苯并环丁烯(BCB)，基于环氧树脂、γ-丁内酯和三芳基锍盐的多组分UV敏感负光刻胶(例如，SU8)，热固物(thermoset)，热塑物(thermoplastic)，低收缩粘附剂，具有低的热膨胀系数的环氧树脂(CTE)，硅橡胶，环氧树脂，丙烯酸酯聚氨酯和它们的结合。

尽管附图描绘在背板104上的两个母版102A、102B，亦考虑可在背板104上设置单一母版或超过两个母版，取决于压印平版印刷设备100A、100B的应用或使用。在可与本文所述的其他多个实施方式结合的某些实施方式中，压印平版印刷设备包括母版的阵列，例如二乘以一阵列或更大，例如二乘以二阵列或更大，例如四乘以三阵列，例如8乘以5阵列的母版。各个母版包括约25mm至约3m的宽度，例如约50mm至约2m，例如约50mm至约100mm。各个母版包括约25mm至约3m的长度，例如约50mm至约2m，例如约50mm至约100mm。各个母版102包括如在图1B中所显示的至少单一台面结构106，或如在图1A中所显示的多个台面结构106。母版的剖面顶视图可以是任何形状，例如圆形、矩形、方形和其他几何形状，取决于压印平版印刷设备的应用。

参照回到图1A，各个台面结构106包括具有台面高度111的底座界面部分108，和具有图案高度113的图案部分(例如，包括特征结构112)。各个台面结构106包括台面高度111对图案高度113的台面比例是约5000：1至约1：1，例如约1000：1，例如约500：1。图案高度113是约10nm至约50μm，例如约10nm至约1μm，例如约100nm至约1μm，例如约500nm至约1μm。在可与本文所述的其他多个实施方式结合的某些实施方式中，台面高度111是约1μm至约100μm，例如约1μm至约25。各个台面结构106包括台面宽度。台面宽度是约5μm至约50mm，例如约5μm至约50μm，或约100μm至约200μm，或约10mm至约25mm。在可与本文所述的其他多个实施方式结合的某些实施方式中，底座108包括约25μm至约3mm的底座厚度109，例如约25μm至约50μm。底座厚度109对台面高度111的比例是25：1或更大，例如30：1或更大。

台面结构106的各个特征结构112包括约10nm至约500nm的宽度，例如约20nm至约300nm。各个特征结构112的宽度对应于以压印平版印刷设备或以从压印平版印刷设备生成的印模待压印的显示器的显示特征结构的宽度。各个特征具有二元几何形状(geometry)，或非二元几何形状。在可与本文所述的其他多个实施方式结合的某些实施方式中，各个特征结构包括以下一个或多个的剖面形状：圆形、矩形、非对称倾斜、火焰形(blazed shape)和它们的结合。

图1C-图1E根据本公开内容的实施方式，描绘压印平版印刷设备100C和具有各种压印材料厚度121的压印基板130A、130B、130C的各种压印材料的概要剖视图。压印平版印刷设备100C的特征结构112与设置于基板118上具有各种压印材料厚度121的压印材料120接触。在可与本文所述的其他多个实施方式结合的某些实施方式中，如图1C中所显示，压印基板130A的压印材料厚度121大于图案部分(例如，特征结构112)的图案高度113。或者，如图1D中所显示，压印基板130B的压印材料厚度121实质上等于图案高度113。或者，如图1E中所显示，压印基板130C的压印材料厚度121小于图案高度113。图案高度113至少两倍于(twotimes greater than)压印130C的厚度121。在图1C和图1D中所描绘的多个实施方式中，台面结构106的底座界面部分110与压印材料接触。在图1E中所描绘的多个实施方式中，台面结构106的底座界面部分110与压印材料间隔开来。

传统母版不具有包括底座界面部分110的台面结构106。替代地，传统母版的特征结构直接设置于母版底座上，且类似于图1A-图1E中所描绘的缝隙114的缝隙存在于母版之间，而在邻接母版的压印期间于压印基板中建立缺陷，例如突起(bump)和/或凹痕(dent)。尽管填充物可用以降低缝隙形成的问题，缝隙可能未填满而生成凹陷(concave)区域，或缝隙可能过度填充以形成凸出(convex)区域。未填满和/或过度填充的缝隙可生成导致视觉缺陷的缺陷。类似地，使用传统母版即使不具缝隙亦形成缺陷，例如在传统单一母版中。在此情况下，使用其中各个母版用以依序或同时压印压印基板的方法于压印地点之间形成缺陷。已发现根据本公开内容的台面结构106的底座界面部分110避免缺陷，因底座界面部分110将缝隙区域114间隔远离压印材料120。在可与本文所述的其他多个实施方式结合的某些实施方式中，台面结构106的底座界面部分110和图案部分(例如，特征结构112)彼此整合。或者，如图1F中所显示，图案部分包括残留层140，而设置于底座界面部分110和特征结构112之间。残留层140和特征结构112以图案部分材料组成，而不同于底座界面部分110的成分。图案部分以TiN、TaN、Nb₂O₅、SiN、SiCN、SiO₂、SiCN、SiCON、VaO或它们的结合组成。

图2根据本公开内容的实施方式，描绘压印平版印刷设备200的概要底视图。压印平版印刷设备200描绘在背板204上母版的阵列(统称202)。尽管各个母版202(1,1)、202(1,2)、202(1,3)、202(2,1)、202(2,2)、202(2,3)描绘成矩形且大小类似，应考虑各个母版具有不同形状和大小。此外，母版的各个包括底座208，各个底座208包括相同或不同的台面结构210，且各个台面结构210包括相同或不同的特征结构212。为了图示的目的，母版202(1,1)被描绘成对应于图1A中描绘的母版102A，且母版202(2,1)被描绘成对应于图1A中描绘的母版102B。再者，母版202(1,2)和202(2,2)被描绘成对应于在图3A至图3C中所显示用以压印压印基板330的母版。

图3A-图3C根据本公开内容的实施方式，描绘以压印平版印刷设备压印的各种阶段处压印基板330的顶视图。压印基板330包括压印区域302(1,1)、302(1,2)、302(1,3)、302(2,1)、302(2,2)和302(2,3)。图3A-图3C可参照图4中提供的方法400来说明。图3A中所显示的压印的基板使用根据本公开内容的压印平版印刷设备生成，例如具有单一母版的压印平版印刷设备，或具有两个母版的压印平版印刷设备。如操作402中所述，将压印平版印刷设备的特征结构压印至设置于基板的表面上的压印材料中。压印显示于压印区域302(1,1)和302(2,1)中。两个压印区域以具有两个母版的压印平版印刷设备同时压印。或者，压印区域的各个以具有单一母版设置于压印平版印刷设备上的压印平版印刷设备依序压印。或者，压印区域的各个以两个不同的压印平版印刷设备依序压印，各个压印平版印刷设备具有单一母版设置于压印平版印刷设备上。在操作404处，压印区域遭受固化处理。固化处理是在压印的区域上的局部固化处理，且不会固化未压印的区域。局部固化处理可使用在本领域中已知的任何固化处理，例如在光源与基板之间定位掩模，以避免UV光到达基板的某些部分。在可与本文所述的其他多个实施方式结合的某些实施方式中，固化处理使用电磁能量，例如紫外光，以暴露压印材料。压印材料从基板下方暴露至能量，例如对于透明基板，或压印材料从压印材料上方暴露至能量，例如对于透明压印平版印刷设备。基板以玻璃、石英、聚合物或它们的结合组成。在操作406中，从压印材料释放压印平版印刷设备。重复方法400以生成如图3B中描绘的压印300B，且再次生成如图3C中描绘的压印300C。类似于压印300A，压印300B使用一个至四个压印平版印刷设备生成，各个压印平版印刷设备具有一个至四个母版。压印区域相对于彼此依序形成，或相对于一个或多个压印区域同时形成。在图3C中描绘的压印300C使用一个至六个压印平版印刷设备生成，各个压印平版印刷设备具有一个至六个母版。压印区域相对于彼此依序形成，或相对于一个或多个压印区域同时形成。在可与本文所述的其他多个实施方式结合的某些实施方式中，单一压印平版印刷设备用以压印大面积基板，例如具有约1m至约3m的宽度和约1m至约3m的长度的基板。亦考虑使用本公开内容的压印平版印刷设备和从压印平版印刷设备生成的印模的结合以图案化最终组件。

最终压印的基板在可用以图案化一个或多个组件的印模中形成，或压印基板可在显示组件中形成。印模包含以下一个或多个：聚二甲基硅氧烷、光聚合物、寡聚物材料、丙烯酸酯、聚硅酮、热塑性粘合剂、弹性体粘合剂、热固化丙烯酸酯、UV固化丙烯酸酯、具有有机基质穿插的溶胶凝胶、具有无机纳米颗粒分布的溶胶凝胶、具有纳米颗粒嵌入作为填充物的溶胶凝胶或与有机基质共价键合的溶胶凝胶、或它们的结合。目前公开的方法和设备实用于生成液晶显示器(LCD)、导光板(LGP)、光场板(LFP)和线栅偏振器(WGP)，除此之外的其他显示组件和用于其他应用的膜的其他光学元件，包括增强现实显示器和/或目镜、三维显示器、虚拟现实显示器或目镜。

综上所述，提供压印平版印刷设备，包括压印平版印刷设备，包括背板，和耦合至背板的一个或多个母版。母版的各个包括耦合至背板的底座，和从底座部分延伸的至少一个台面结构。各个台面结构包括设置于台面结构上的特征结构。压印平版印刷设备能够生成印模，用以进一步图案化组件，或压印平版印刷设备能够生成组件。从压印平版印刷设备生成的印模和组件实质上不具与设置于邻接母版之间的缝隙相关联的缺陷。

Claims (20)

1.一种压印平版印刷设备，包含：

背板；和

一个或多个母版，耦合至所述背板，所述母版的各个包含：

底座，耦合至所述背板；和

至少一个台面结构，从所述底座延伸，各个台面结构具有设置于所述台面结构上的特征结构。

2.如权利要求1所述的压印平版印刷设备，其中各个台面结构包含：具有台面高度的底座界面部分，和具有图案高度的图案部分，各个图案部分包含特征结构，且各个台面结构包含台面高度对图案高度的台面比例，所述台面比例是约5000：1至约1：1。

3.如权利要求1所述的压印平版印刷设备，其中所述一个或多个母版包含一对邻接母版，所述一对邻接母版具有介于所述一对邻接母版之间的缝隙。

4.如权利要求3所述的压印平版印刷设备，其中所述一对邻接母版的至少一个的台面结构包含：具有台面高度的底座界面部分和图案部分，其中所述缝隙从所述图案部分间隔远离至少所述台面高度。

5.如权利要求1所述的压印平版印刷设备，其中至少一个母版的底座的所述至少一个包含多个台面结构。

6.如权利要求5所述的压印平版印刷设备，其中所述多个台面结构借由所述多个台面结构的邻接台面结构从中心至中心的距离来决定，而彼此等距离或非等距离地间隔。

7.如权利要求5所述的压印平版印刷设备，其中各个台面结构包含特征结构，其中在所述一个或多个母版的第一母版上的各个台面结构包含彼此不同的特征结构。

8.如权利要求1所述的压印平版印刷设备，其中所述母版使用接合材料或粘附或真空来接合至所述背板，其中所述母版包含硅、周期III-V族材料、玻璃、聚合物或它们的结合，且其中所述背板包含玻璃、铝、不锈钢、石英、聚合物或它们的结合。

9.如权利要求1所述的压印平版印刷设备，其中各个台面结构的所述特征结构包含：

宽度，具有约10nm至约500nm的高度；

约10nm至约500nm的特征结构直径；和

剖面几何形状，选自：二元几何形状、非二元几何形状、对称几何形状、非对称几何形状或它们的结合。

10.一种压印方法，包含以下步骤：

将至少一个压印平版印刷设备的特征结构压印至设置于基板的表面上的压印材料中，各个压印平版印刷设备包含：

背板；和

一个或多个母版，耦合至所述背板，所述母版的各个包含耦合至所述背板的底座，和从所述底座延伸的至少一个台面结构，各个台面结构具有设置于所述台面结构上的特征结构；

使得所述压印材料遭受固化处理；和

从所述压印材料释放各个压印平版印刷设备。

11.如权利要求10所述的方法，其中释放各个压印平版印刷设备的步骤包含以下步骤：形成印模，其中所述印模包含以下一个或多个：聚二甲基硅氧烷、光聚合物、寡聚物材料、丙烯酸酯、聚硅酮、热塑性粘合剂、弹性体粘合剂、热固化丙烯酸酯、UV固化丙烯酸酯、溶胶凝胶或它们的组合。

12.如权利要求10所述的压印方法，其中各个台面结构包含具有台面高度的底座界面部分，和具有图案高度设置于所述底座界面部分上的所述特征结构，其中所述压印材料具有压印材料厚度。

13.如权利要求12所述的压印方法，其中所述压印材料厚度小于所述特征结构的所述图案高度。

14.如权利要求10所述的压印方法，其中从所述压印材料释放各个压印平版印刷设备形成印模，其中所述印模能够压印显示膜，其中各个压印平版印刷设备的母版图案对应于关于所述显示器的显示图案的正图案，且印模图案对应于关于所述显示图案的负图案。

15.如权利要求14所述的压印方法，其中所述印模具有约50mm至约3m的宽度，和约50mm至约3m的长度。

16.如权利要求10所述的压印方法，其中所述基板是显示器，其中各个压印平版印刷设备的母版图案对应于关于所述显示器的显示图案的负图案。

17.如权利要求10所述的压印方法，其中所述基板包含多个压印材料部分，其中各个部分使用所述至少一个平版印刷设备的一个或多个压印，遭受所述固化处理，且同时或依序释放。

18.一种压印平版印刷设备，包含：

背板；和

一个或多个母版，耦合至所述背板，所述母版的各个包含：

底座，耦合至所述背板；和

至少一个台面结构，从所述底座延伸，各个台面结构具有设置于所述台面结构上的特征结构，其中所述压印平版印刷设备具有至少25mm的宽度和至少25mm的长度。

19.如权利要求18所述的压印平版印刷设备，其中各个台面结构包含具有台面高度的底座界面部分，和具有图案高度设置于所述底座界面部分上的特征结构，其中所述台面高度是约10nm至约1μm，且其中所述图案高度是约1μm至约100μm。

20.如权利要求18所述的压印平版印刷设备，其中各个特征结构具有约10nm至约500nm的宽度，其中各个特征结构的所述宽度对应于以所述压印平版印刷设备待压印的所述显示器的显示特征结构的宽度。

Images