TW200524820A - Method of fabricating a stamper with microstructure patterns - Google Patents

Description

200524820 五、發明說明（1) 【發明所屬之技術領域】 本發明提供一種製作壓模板（s t a m p e r )的方法，尤指一種 製作免切割式壓模板的方法。 【先前技術】 由於射出成型具有製品成型容易、可大量生產、降低生 產成本而且可適合複雜成品成型等優點，故已被廣泛應 用於光碟記錄媒體、曰常生活用品、家電用品和汽車零 組件中，成為現今塑膠及金屬加工業最為廣泛應用之成 型技術。而在上述射出成型的製程中，用來複製成品表 面之微結構圖案的模仁扮演了極重要的角色，其品質甚 至決定了產品良率的好壞。 一般的大尺寸模仁製作方式，常是將壓模板（stamper)固 定於模具上以作為模仁使用。傳統上，在壓模板表面完 成射出圖樣加工後，多是以機械加工方式將壓模板切割 成所需之模仁大小。然而，在習知的機械刀具加工過程 中，常常導致壓模板產生微量變形，或產生因裁切所造 成的毛邊，使得射出成型時損傷機台的鏡面模具，甚至 射出產品之精度無法達到產品要求，尤其是導光板等光 學元件的製作。因此，以傳統機械加工方式切割壓模 板，不但耗時，也無法滿足切割精度的要求。

200524820 五、發明說明（2) 此外，當壓模板是應用於超精密或微射出成型等之電子 或光學產品時，為了滿足在壓模板表面製作出具有精細 的微結構圖案條件，較新穎的技術是以電鑄方式直接製 作出整塊壓模板。然而，電鑄製程上受到模具的限制， 在完成之後的壓模板尺寸會比所需要之成品大，通常會 與電鑄製程中用於承載壓模板的基板大小相同，因此電 鑄版母模需要將其多餘部分切除，以配合射出成型模具 之尺寸使用。因此，電鑄壓模板依然存在有裁切的問 題。 【發明内容】 因此本發明之主要目的在於提供一種在電鑄製程中利用 生長圍牆製作出壓模板的方法，以解決習知製作壓模板 方法的問題。 本發明之申請專利範圍係揭露一種製作具有微結構圖案 之壓模板的方法。該方法係先提供一基板，接著於基板 上形成一第一圖案層，且該第一圖案層之圖案與預定製 作之壓模板的微結構圖案相反。然後於基板上形成一第 二圖案層，用來定義出壓模板之尺寸邊緣，最後再進行 一電鑄製程，並利用第二圖案層作為電鑄生長圍牆，以 於基板上形成至少一該壓模板。

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由於本發明係在電 鑄生長圍牆的第二 符合射出成型模具 不需另外再進行機 傳統機械加工所造 【實施方法】 鑄製程之前，先於 圖案層，以使電鑄 之尺寸，因此在形 械如工的切割程序 成之變形及毛邊等 基板上形成作為電 製成的壓模板具有 成壓模板之後，便 ’故可有效避免因 問題。 請參考圖___ ^ ^ 法之第-實施例的製程示=作方 一基板3，基板10可為乾淨之玻璃基板或其他供 板。接著在基板1 0表面塗佈一光阻層丨2 ^田龙亡， 影製程，將設計好的圖案轉移至光阻層丨Υ缺頁光微 過顯影，以形成如圖二所示之第一圖案屏，然後再經 一圖案層12,之圖案和預定製作之壓模、曰。其中，第 結構圖案相反，而且，在本實施例中，所具有的微 由具有感光性之光阻材料所形成，並 ^圖案層1 2 ’係 型光阻。 .吸疋於正型或負 請參考圖三，接著於基板1〇以及第一圖案 層較薄的電每晶種層（seed layer) 14 ，诉比义面形成 (step Cover)於第一圖案層12,以及基 ’ j階梯覆蓋 鑄晶種層14呈現與第一圖案層12，相同 面，以使電 J〈圖案。其中，電

第13頁 200524820 五、發明說明（4) 鑄晶種層1 4之主要作用是在電鑄製程中幫助電鑄金屬物 附著及長晶，因此，電鑄晶種層1 4之厚度係依製程需要 而疋’厚度早位可小至奈米（nanometer, nm)等級，而為 達到電鑄晶種層1 4之功能，其材料為可導電之金屬材料 較佳，例如鎳、銀等材料，並可以濺鍍、蒸鍍或無電鍍 等方式形成。此外，具導電性之碳膜等非金屬材料亦可 作為電鑄晶種層1 4。 請參考圖四，在形 上再形成一層絕緣 二圖案層1 6係為一 料。而第二圖案層 影製程，經由一具 圖案轉移。值得注 係用來作為電鑄製 出欲製作之壓模板 微米（micrometer， 必須大於後續所欲 成電~晶種層1 4之後，接著於基板1 〇 的第二圖案層1 6。在本實施例中，第 感光材料，例如正型或負型光阻材 1 6之圖案的形成方式亦是利用黃光微 f特定圖案之光罩曝光、顯影，完成 意的是，本發明之第二圖案層1 6主要 程中的生長圍牆，因此其圖案會定義 的尺寸邊緣，故厚度較厚，約達數百 ,V m)至數千微米，視製程而定，但均 製作之壓模板的厚度。 考Ϊ亏，圖五為圖四中所示之基板10、第二圖案層 6以及電鑄晶種層丨4的上 〔是曰 來定義壓模板表面之微&嫌圖查I 盾2疋用 來定義厭媼也令pa攻、、、〇構圖案’而第二圖案層16是用 面係呈俨門八德，、邊緣，因此兩者的圖案在基板1 0表 “ a歼刀布，不會重疊。亦即如圖五所示，部分之

第14頁 200524820 五、發明說明（5) 電鑄晶種層14覆蓋於凸起之第一圖案層12，表面，而第二 圖案層16則分佈於第一圖案層12，外圍。

然後，請參考圖六，進行一電鑄製程，使金屬材料沿著 電鑄晶種層1 4表面生長，但卻不附著於絕緣的第二圖案 層16表面，以於基板丨〇表面形成二壓模板18a、i8b。如 前所述，電鑄厚度必須小於第二圖案層1 6之厚度，以使 得第二圖案層1 6得以發揮生長圍牆之功能，而將壓模板 18a、18b的尺寸限定在第二圖案層16所包圍之區域内。 如此，製作出之壓模板1 8 a、1 8 b便有固定之大小，而不 需要另外進行切割或加工的動作。 最後，如圖七所示，進行一 18b與基板1〇、第二圖案層1 離，而得到不需經由切割的 置於射出成型模具中當作模 層1 4之材料和製作出之壓模 如兩者皆為金屬鎳，則不需 的電鑄晶種層14移除，而可 18a、18b連同其表面上的電 另一方面，當電鑄晶種層1 4 料不同時，則在脫膜製程中 壓模板1 8 a、1 8 b表面移除。 脫膜製程，使壓模板18a、 6及第一圖案層12’相互分 壓模板18a、18b，並直接設 仁使用。此外，若電鑄晶種 板1 8 a、1 8 b材料相同時，例 要將壓模板18a、18b表面上 以直接將脫膜後的壓模板 鑄晶種層1 4當作模仁使用。 與壓模板18a、18b的形成材 ’還必須將電鑄晶種層1 4從

第15頁 200524820 五、發明說明（6) 在本發明之第二實施例中，第一圖案層以及第二圖案層 之材料皆為非感光材料。以第一圖案層為例，其形成方 式可先在基板表面依序形成一非感光材料層以及一光阻 層’然後進行一黃光微影製程，將圖案轉移至光阻層 上，經顯影後，再以圖案化之光阻層作為蝕刻遮罩來對 非感光材料層進行蝕刻，最後將光阻層移除，完成非感 ^性之第一圖案層。而形成非感光材料之第二圖案層的 製程亦相同於第一圖案層，故不多加贅述。

清參考圖八，圖八為本發明製作壓模板方法之第三實施 例 66 —

:不忍圖。在本發明之第三實施例中，電鑄晶種層3 2 =形成於基板3 〇以及第一圖案層3 4之間。因此在第三實 ^ =中’係先於基板1 〇表面形成電鑄晶種層3 2，才於電 值彳曰^種f32表面形成第一圖案層34以及第二圖案層36。 圖$ /主意的是，由於第一圖案層34以及第二圖案層36之 同二重疊’因此兩者的形成順序可以對調’或是藉由 3 6係料層所形成。例如，當第一以及第二圖案層3 4、 必須同，一材料層所形成時，由於第二圖案層3 6之厚度 之严庚^後續形成之壓模板38a、38b，而第一圖案層34 層=^需小於壓模板3 8 a、3 8 b，因此第一以及第二圖案 圖案化之材料可選擇非感光性材料，然後利用複數次 第二r 、阻層來分別進行數次蝕刻，以形成不同厚度的 势鞋=及第二圖案層34、36。另一方面，為了提高電鑄 双果，第一圖案層3 4可選擇性地以導電材料製

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成，以確保壓模板38a、38b表面可以形成貼合裳 層34之微結構圖案。 一圖案 在本發明之第四實施例中，係直接使用本身為 的基板，並於其上形成分別定義出微結構圖案材料 板邊緣尺寸的第一以及第二圖案層，然後以 2壓模 為生長圍牆，進行電鑄製程，以形成壓模板。案層 第一圖案層可選擇性地以導電材料製成，以=|地， 程之效果。 托阿電鑄製 相較 製程 板， 當作 具有 雖然 鑄製 發明 產生 板尺 於習 及一 其方 限制 預定 以同 程中 方法 的變 寸， 知技術 次電鑄 法主要 電鑄壓 之尺寸 時製作 可同時 所製作 形及毛 節省時 製程製作 是利用以 模板的生 以及形狀 二矩形壓 製作出的 出的壓模 邊問題， 間和製程 ^X〜〜卬呵二又黃 出免切割而具任意形狀 絕緣性材料製作之第二 長圍牆，使得製作出^ 。本發明之第一、第三 模板為例，但並未限定 壓模板數量和形狀。利 板，可避免傳統機械式 也可以精確製作出需要 成本。 圖案層 壓模板 實施例 在~電 用本發 切割所 的壓模 以上所述僅為本發明之 利範圍所做之均等變化 蓋範圍。 較佳實施例，凡依本發明 與修飾，皆應屬本發^專 申請專 利之涵

第17頁 200524820 圖式簡單說明 圖式之簡單說明 圖一至圖七為本發明製作壓模板方法之第一實施例的製 程不意圖。 圖八為本發明製作壓模板方法之第三實施例的示意圖。 圖式之符號說明 10 基板 12’ 第一圖案層 16 第二圖案層 30 基板 34 第一圖案層 38a、38b 壓模板 12 光阻層 14 電鑄晶種層 18a、18b 壓模板 32 電鑄晶種層 36 第二圖案層

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Claims (1)

1. 200524820 六、申請專利範圍 1 . 一種製作具有微結構圖案之壓模板（s t a m p e r )的方法， 該方法包含有下列步驟： 提供一基板； 於該基板上形成一第一圖案層，且該第一圖案層之圖案 係與該微結構圖案相反； 於該基板上形成一第二圖案層，且該第二圖案層係用來 定義出該壓模板之尺寸邊緣；以及 進行一電鑄製程，並利用該第二圖案層作為一電鑄生長 圍牆，以於該基板上形成至少一該壓模板。 2 .如申請專利範圍第1項之方法，其中該方法另包含有形 成一電鑄晶種層（seed layer)的步驟。 去 t ·/ S 方,(-蓋 之 i覆 項弟 2 才 第階 圍並 範面 利表 專板 請基 申該 如於 •成 3 / 形 係 層 種 晶 鑄 電 該 中 其 阻 光 1 第 該 於 之 同 相 層 案 圖 一 第 該 與 現 呈 層 種 晶 鑄 電 該 使 以 上。 之案 層圖 第第 圍該 範及 利以 專板 請基 申該 如於 •成 4 ί 形 係 層 種 晶 鑄 電 該 中 其 法 方 之 項 間 之 層 阻 光 為 係 層 種 晶 鑄 電 該 中 其 法 方 之 項 2 第 圍 範 利 專。 請層 如金 5 一

   第19頁 200524820 六、申請專利範圍 6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該基板可由導電材 料所構成。 7. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該第二圖案層不與 該第一圖案層相重疊。 8. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該第二圖案層之厚 度大於該壓模板之厚度。 9. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該第一圖案層係由 一感光材料所構成。 1 0.如申請專利範圍第9項之方法，其中該第一圖案層為 正型光阻材料或負型光阻材料。 11.如申請專利範圍第1項之方法，其中該第二圖案層係 由一感光材料所構成。 1 2.如申請專利範圍第11項之方法，其中該.第二圖案層為 正型光阻材料或負型光阻材料。 1 3.如申請專利範圍第1項之方法，其中該第一圖案層係 由一導電材料所構成。

   第20頁 200524820 六、申請專利範圍 1 4.如申請專利範圍第1項之方法，其中該第二圖案層係 由一絕緣材料所構成。 1 5.如申請專利範圍第1項之方法，其中該方法另包含有 一使該壓模板與該基板分離的步驟，以得到一完整而不 需切割之該壓模板。