CN116841131A - 曝光方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种曝光方法，包括：提供光罩，该光罩由透明基板以及其上图案化的遮光层构成；以及利用镭射光经由该光罩将另一基板上的光敏层图案化，以形成图案具有折射率差异的光栅；其中，该图案化的遮光层的分辨率介于100nm～30μm之间。
Description
技术领域
本申请涉及一种曝光方法，特别是涉及一种提高光聚合物(photopolymer)曝光精准度的方法。
背景技术
扩增实境(Augmented Reality,AR)技术为次世代显示技术，已开始应用于AR眼镜等产品上，而光波导技术则为AR眼镜的关键技术之一。就相关技术而言，光波导技术中主要以几何波导与绕射波导为主流。在绕射光波导技术中，属表面浮雕光栅(Surface ReliefGrating,SRG)技术与体积全像光学组件(Volume Holographic Optical Element,VHOE)技术的设计门槛较高，两者皆是制作光栅使光线产生绕射，达到光波导的效果。其中，VHOE技术所用材料基本是感光树脂(Photopolymer)，利用两道镭射光产生干涉条纹曝光形成光栅图形。
就VHOE技术而言，先将一层有机薄膜涂在玻璃基底上，然后通过两个镭射光束，产生干涉条纹对薄膜进行曝光，明暗干涉条纹会引起材料不同的曝光特性，导致薄膜内出现折射率差(Δn,index contrast)，即生成了周期性的绕射光栅。
然而，由于感光树脂需镭射光束精准对位并进行曝光，且VHOE技术需两个镭射光束产生所需的干涉条纹，但是环境中有各种振动干扰源(如马达运作、声波、气流等)，皆会使镭射光束产生偏移，影响感光树脂光栅质量，造成所需光栅与设计规格偏离。尤其是，振动会使曝光区光栅宽度改变，影响光栅周期与折射率差值，进而影响设计。举例来说，当折射率差值降低，即会影响光波导路径，使良率下降进而使制造成本增加。
发明内容
本申请的第一方面，提供了一种曝光方法。
根据本申请的一些实施方式，一种曝光方法，包括：在第一基板上形成图案化的遮光层，以制成光罩，其中所述第一基板为透明基板；以及利用镭射光经由所述光罩对第二基板上的光敏层进行图案化工艺，以制成光栅，其中，所述图案化的遮光层控制所述光敏层接受所述镭射光曝光的角度以及比例，使得所述光敏层经图案化后的遮光区以及曝光区具有不同的折射率。
在一些实施方式中，所述光敏层由光致变折射率的材料构成。
在一些实施方式中，所述光敏层由光聚合物构成，所述光聚合物为高分子聚合物、高分子交联化合物、高分子掺杂材料或溶胶-凝胶材料。
在一些实施方式中，所述图案化的遮光层由黑色光阻或纳米压印遮光型树脂构成。
在一些实施方式中，所述图案化的遮光层由花菁黑、苯胺黑、碳黑、氧化铬、氧化铁、钛黑、氧氮化钛、氮化钛或混色有机颜料中的一种或多种构成。
本申请的第二方面，提供了一种曝光方法。
根据本申请的一些实施方式，一种曝光方法，包括：在第一基板上形成图案化的遮光层，以制成光罩，所述第一基板为透明基板；以及利用镭射光经由所述光罩对第二基板上的光敏层进行图案化工艺，以制成光栅，其中，所述图案化的遮光层控制所述光敏层接受所述镭射光曝光的角度以及比例，使得所述光敏层经图案化后的遮光区以及曝光区具有不同的折射率，且所述曝光区与所述遮光区的折射率差介于0.0001～0.5之间。
在一些实施方式中，所述图案化的遮光层由黑色光阻或纳米压印遮光型树脂构成。
在一些实施方式中，所述光敏层由光聚合物构成，所述光聚合物为高分子聚合物、高分子交联化合物、高分子掺杂材料或溶胶-凝胶材料。
本申请的第三方面，提供了一种曝光方法。
根据本申请的一些实施方式，一种曝光方法，包括：在第一基板上形成图案化的遮光层，以制成光罩，其中所述第一基板为透明基板，所述图案化的遮光层的分辨率介于100nm～30μm之间；以及利用镭射光经由所述光罩对第二基板上的光敏层进行图案化工艺，以制成光栅，其中，所述图案化的遮光层控制所述光敏层接受所述镭射光曝光的角度以及比例，使得所述光敏层经图案化后的遮光区以及曝光区具有不同的折射率，且所述曝光区与所述遮光区的折射率差介于0.0001～0.5之间。
本申请的第四方面，提供了一种曝光方法。
根据本申请的一些实施方式，一种曝光方法，包括：提供光罩，所述光罩由透明基板以及其上图案化的遮光层构成；以及利用镭射光经由所述光罩将另一基板上的光敏层图案化，以形成图案具有折射率差异的光栅；其中，所述图案化的遮光层的分辨率介于100nm～30μm之间。
在一些实施方式中，当所述图案化的遮光层的材料为正型或负型光阻时，以微影工艺制作所述图案化的遮光层；当所述图案化的遮光层的材料为遮光型树脂时，则以纳米压印工艺制作所述图案化的遮光层。
在一些实施方式中，所述镭射光的光源是一个或多个来源，而所述光栅为一维、二维或三维光栅。
附图说明
为让本申请的上述目的、特征、优点与实施例能更浅显易懂，所附附图的说明如下：
图1为本申请一实施例中光罩的制造方法的流程图。
图2为本申请另一实施例中光罩的制造方法的流程图。
图3为图2中光罩的制造方法其中一个步骤的局部放大示意图。
图4为本申请一实施例中光栅的制造方法的示意图。
图5为本申请另一实施例中光栅的制造方法的示意图。
根据惯常的作业方式，图中各种特征与组件并未依实际比例绘制，其绘制方式是为了以最佳的方式呈现与本申请相关的具体特征与组件。此外，在不同附图间，以相同或相似的组件符号指称相似的组件及部件。
附图标记说明：
100：透明基板
110：光阻
120：屏蔽
110a、210a：图案化的遮光层
200：压印模具本体
200a：压印模具微结构
210：遮光型树脂
220：基板
230：光源
300、400：感光聚合物
310、410：基板
320、420：图案化的遮光层
330、430：光源
I：放大区域
II、III：曝光区
S1～S3：步骤
UV：紫外光
具体实施方式
为对本申请的目的、形状、构造装置特征及其功能效果，做更进一步的认识与了解，本申请实施例配合附图，详细说明如下。
以下本申请提供不同的实施例或示例，以建立所提供的目标物的不同特征。以下叙述的成分以及排列方式的特定示例是为了简化本公开，目的不在于构成限制；组件的尺寸和形状也不被本公开的范围或数值所限制，但可以取决于组件的工艺条件或所需的特性。例如，利用剖面图描述本申请的技术特征，这些剖面图是理想化的实施例示意图。因而，由于制造工艺和/公差而导致图示的形状不同是可以预见的，不应为此而限定。
此外，空间相对性用语，例如“下方”、“在…之下”、“低于”、“在…之上”以及“高于”等，是为了易于描述附图中所出示的元素或特征之间的关系；此外，空间相对用语除了图示中所描绘的方向，还包括组件在使用或操作时的不同方向。
首先要说明的是，相较于相关技术而言，本申请的实施例中曝光方法主要是利用具有超高分辨率的遮光材料，限制镭射光曝光区域，搭配感光聚合物(photopolymer)以制作出折射率差异的光栅图案(或称“光栅图形”)。在本申请的说明书中，其超高分辨率介于100nm～30μm之间的分辨率。另外，要特别说明的是，本申请的说明书中所记载的感光聚合物(photopolymer)是所谓的“光致变折射率的材料”，指经曝光后会产生折射率差的材料。另外，所谓“限制镭射光曝光区域”指的是遮光层控制感光聚合物(photopolymer)等光敏层接受镭射光等光源曝光的角度以及比例。
此外，要进一步说明的是，本申请的实施例中曝光方法的特点如下但不限于：
其一，利用具有超高分辨率的遮光层，限制镭射光照射区。遮光层可为超高解析黑色光阻或纳米压印遮光型树脂，而超高解析黑色光阻或纳米压印遮光型树脂的组成可为碳黑、有机染料等遮光吸光材料。在本申请的实施例中，遮光层可通过微影工艺制作图案，或利用纳米压印(Nanoimprint Lithography，NIL)工艺制作图案。若是采用微影工艺制作遮光层，则先在透明基板上涂布遮光型光阻，接着以UV光(即紫外光)进行曝光以形成所需图案，之后通过显影步骤去除非图案区后，执行硬烤进行固化交联的步骤，即形成遮光图案。另外，若是纳米压印工艺制作遮光层，则是以纳米压印模具将树脂(resin)成形，并在脱模后以UV光将树脂固化，而形成遮光图案即图案化的遮光层。
其二，图案化的遮光层也具备对位功能。用于镭射、光栅位置、与材料间的定位，进而提高对位曝光的精准性。
本申请的实施例中曝光方法可以降低曝光光源的振动干扰，提高曝光后图案生成的良率。
以下，配合本申请的附图说明本申请的实施例。
首先，请参考图1，图1示出了本申请一实施例中光罩的制造方法的流程图。如图1所示，本申请一实施例以微影工艺进行光罩的制造，至少包括了步骤S1～步骤S3，其中，步骤S1为光阻涂布工艺；步骤S2为曝光工艺；S3为显影工艺。
请再参考图1，本申请的实施例的微影工艺是先提供透明基板100，接着在步骤S1中执行光阻涂布工艺，即涂布例如遮光型光阻的光阻110在透明基板100上。之后，在步骤S2中通过屏蔽120执行曝光工艺，即以UV光(即紫外光)对光阻110进行曝光，以形成图案区。进一步地，在步骤S3中执行显影工艺以去除非图案区后，进一步执行硬烤工艺而使光阻110剩余部份产生固化交联反应，最后形成图案化的遮光层110a。在此要特别说明的是，本申请的说明书所记载的“非图案区”指的是要去除的部份，而“图案区”则指的是要留下的部份。而且，“非图案区”以及“图案区”会因为所选用的遮光层材料(例如，正型或负型光阻等)而改变。在本申请不同的实施例中，会因为所选用的光阻形式，有的经曝光的部份会移除，有的经曝光的部份则会留下。
另外，请参考图2，图2示出了本申请另一实施例中光罩的制造方法的流程图。如图2所示，本申请另一实施例以纳米压印工艺进行光罩的制造，主要是以纳米压印模具使树脂成形，接着脱模后以UV光(即紫外光)固化树脂，最后形成遮光图案。详细说明如下。
如图2所示，首先提供纳米压印模具，而此纳米压印模具由压印模具本体200以及压印模具微结构200a构成。接着，以纳米压印模具压印基板220上的遮光型树脂210，也即以压印模具微结构200a接触并压印遮光型树脂210。之后，移开纳米压印模具，并以例如UV光(即紫外光)等光源230照射经压印的遮光型树脂210，而形成遮光图案即图案化的遮光层210a。接着，将图案化的遮光层210a以及基板220切割成适当尺寸。在此要特别说明的是，为了进一步说明图案化的遮光层210a，特地将图2中的图案化的遮光层210a局部放大并在图3中说明(参考放大区域I)。
请参考图3，图3示出了图2中光罩的制造方法其中一个步骤的局部放大示意图。如图3所示，放大区域I内示出了基板220上的图案化的遮光层210a。
以下，结合图4至图5说明本申请的实施例中光栅的制作方法。
请先参考图4，图4示出了本申请一实施例中光栅的制造方法的示意图。如图4所示，本申请一实施例的光栅制作方法是将依上述方法制作的图案化的遮光层320作为微型光罩，以镭射光源等光源330对一层或叠层的感光聚合物(photopolymer)300进行曝光，使得感光聚合物(photopolymer)300的曝光区II与遮光区(即曝光区II外的区域)产生不同折射率，进而形成光栅。所述的微型光罩是由基板310以及图案化的遮光层320所构成。在本申请一实施例中，镭射光源等光源330不限制为单一光源或多光源，且根据设计的光源可形成HOE二维光栅或VHOE三维光栅。在本申请一实施例中，镭射光源等光源330相对于感光聚合物(photopolymer)300而垂直入射。
请先参考图5，图5示出了本申请另一实施例中光栅的制造方法的示意图。如图5所示，本申请一实施例的光栅制作方法是将依上述方法制作的图案化的遮光层420作为微型光罩，以镭射光源等光源430对一层或叠层的感光聚合物(photopolymer)400进行曝光，使得感光聚合物(photopolymer)400的曝光区III与遮光区(即曝光区III外的区域)产生不同折射率，进而形成光栅。所述的微型光罩是由基板410以及图案化的遮光层420所构成。在本申请一实施例中，镭射光源等光源330不限制为单一光源或多光源，且根据设计的光源可形成HOE二维光栅或VHOE三维光栅。在本申请一实施例中，镭射光源等光源430相对于感光聚合物(photopolymer)400而以倾斜角入射。
另外，根据本申请的第一方面，本申请实施例提供一种曝光方法，包括：在第一基板上形成图案化的遮光层，以制成光罩，其中，该第一基板为透明基板；以及利用镭射光经由该光罩对第二基板上的光敏层进行图案化工艺，以制成光栅，其中，该图案化的遮光层控制该光敏层接受该镭射光曝光的角度以及比例，使得该光敏层经图案化后的遮光区以及曝光区具有不同的折射率。
在一些实施中，其中，该光敏层由光致变折射率的材料构成。
在一些实施中，其中，该光敏层由光聚合物(photopolymer)构成，而该光聚合物为高分子聚合物、高分子交联化合物、高分子掺杂材料或溶胶-凝胶材料。
在一些实施中，其中，该图案化的遮光层由黑色光阻或纳米压印遮光型树脂构成。
在一些实施中，其中，该图案化的遮光层由花菁黑、苯胺黑、碳黑、氧化铬、氧化铁、钛黑、氧氮化钛、氮化钛或混色有机颜料中的一种或多种构成。
另外，根据本申请的第二方面，本申请实施例还提供一种曝光方法，包括：在第一基板上形成图案化的遮光层，以制成光罩，其中该第一基板为透明基板；以及利用镭射光经由该光罩对第二基板上的光敏层进行图案化工艺，以制成光栅，其中，该图案化的遮光层控制该光敏层接受该镭射光曝光的角度以及比例，使得该光敏层经图案化后的遮光区以及曝光区具有不同的折射率，且该曝光区与该遮光区折射率差介于0.0001～0.5之间。
在一些实施例中，其中，该图案化的遮光层由黑色光阻或纳米压印遮光型树脂构成。
在一些实施例中，其中，该光敏层由光聚合物(photopolymer)构成，而该光聚合物为高分子聚合物、高分子交联化合物、高分子掺杂材料或溶胶-凝胶材料。
另外，根据本申请的第三方面，本申请实施例还提供一种曝光方法，包括：在第一基板上形成图案化的遮光层，以制成光罩，其中该第一基板为透明基板，其中该图案化的遮光层的分辨率介于100nm～30μm之间；以及利用镭射光经由该光罩对第二基板上的光敏层进行图案化工艺，以制成光栅，其中，该图案化的遮光层控制该光敏层接受该镭射光曝光的角度以及比例，使得该光敏层经图案化后的遮光区以及曝光区具有不同的折射率，且该曝光区与该遮光区折射率差介于0.0001～0.5之间。
另外，根据本申请的第四方面，本申请实施例还提供一种曝光方法，包括：提供光罩，该光罩由透明基板以及其上图案化的遮光层构成；以及利用镭射光经由该光罩将另一基板上的光敏层图案化，以形成图案具有折射率差异的光栅；其中，该图案化的遮光层的分辨率介于100nm～30μm之间。
在一些实施例中，其中，当该图案化的遮光层的材料为正型或负型光阻时，以微影工艺制作该图案化的遮光层；当该图案化的遮光层的材料为遮光型树脂时，则以纳米压印工艺制作该图案化的遮光层。
在一些实施例中，其中，该镭射光的光源为一个或多个来源，而该光栅为一维、二维或三维光栅。
以上实施方式仅用以说明本申请的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施方式对本申请进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本申请技术方案的精神和范围。
Claims (12)
1.一种曝光方法，其特征在于，包括：
在第一基板上形成图案化的遮光层，以制成光罩；其中，所述第一基板为透明基板；以及
利用镭射光经由所述光罩对第二基板上的光敏层进行图案化工艺，以制成光栅，其中，所述图案化的遮光层控制所述光敏层接受所述镭射光曝光的角度以及比例，使得所述光敏层经图案化后的遮光区以及曝光区具有不同的折射率。
2.根据权利要求1所述的所述曝光方法，其特征在于，所述光敏层由光致变折射率的材料构成。
3.根据权利要求1所述的所述曝光方法，其特征在于，所述光敏层由光聚合物构成，所述光聚合物为高分子聚合物、高分子交联化合物、高分子掺杂材料或溶胶-凝胶材料。
4.根据权利要求1所述的所述曝光方法，其特征在于，所述图案化的遮光层由黑色光阻或纳米压印遮光型树脂构成。
5.根据权利要求1所述的所述曝光方法，其特征在于，所述图案化的遮光层由花菁黑、苯胺黑、碳黑、氧化铬、氧化铁、钛黑、氧氮化钛、氮化钛或混色有机颜料中的一种或多种构成。
6.一种曝光方法，其特征在于，包括：
在第一基板上形成图案化的遮光层，以制成光罩，所述第一基板为透明基板；以及
利用镭射光经由所述光罩对第二基板上的光敏层进行图案化工艺，以制成光栅，其中，所述图案化的遮光层控制所述光敏层接受所述镭射光曝光的角度以及比例，使得所述光敏层经图案化后的遮光区以及曝光区具有不同的折射率，且所述曝光区与所述遮光区的折射率差介于0.0001～0.5之间。
7.根据权利要求6所述的曝光方法，其特征在于，所述图案化的遮光层由黑色光阻或纳米压印遮光型树脂构成。
8.根据权利要求6所述的曝光方法，其特征在于，所述光敏层由光聚合物构成，所述光聚合物为高分子聚合物、高分子交联化合物、高分子掺杂材料或溶胶-凝胶材料。
9.一种曝光方法，其特征在于，包括：
在第一基板上形成图案化的遮光层，以制成光罩，其中所述第一基板为透明基板，所述图案化的遮光层的分辨率介于100nm～30μm之间；以及
利用镭射光经由所述光罩对第二基板上的光敏层进行图案化工艺，以制成光栅，其中，所述图案化的遮光层控制所述光敏层接受所述镭射光曝光的角度以及比例，使得所述光敏层经图案化后的遮光区以及曝光区具有不同的折射率，且所述曝光区与所述遮光区的折射率差介于0.0001～0.5之间。
10.一种曝光方法，其特征在于，包括：
提供光罩，所述光罩由透明基板以及其上图案化的遮光层构成；以及
利用镭射光经由所述光罩将另一基板上的光敏层图案化，以形成图案具有折射率差异的光栅；
其中，所述图案化的遮光层的分辨率介于100nm～30μm之间。
11.根据权利要求10所述的曝光方法，其特征在于，当所述图案化的遮光层的材料为正型或负型光阻时，以微影工艺制作所述图案化的遮光层；当所述图案化的遮光层的材料为遮光型树脂时，则以纳米压印工艺制作所述图案化的遮光层。
12.根据权利要求10所述的曝光方法，其特征在于，所述镭射光的光源是一个或多个来源，而所述光栅为一维、二维或三维光栅。
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310914849.9A CN116841131A (zh) | 2023-07-25 | 2023-07-25 | 曝光方法 |
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