TW201340172A - 具有奈米圖案的透明基板及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種具有一奈米圖案之透明基板及其製造方法，其係使奈米圖案得以輕易形成於透明基板之上，且具有能適用於一大尺寸基板之奈米圖案。該方法係由：將由透明材料製成之一樹脂層形成於一透明基板之上；將至少一個或多個由形成有複數個格柵圖案之一第一圖案區域及一第二圖案區域所組成之單元圖案部分以及該第一圖案區域及該第二圖案區域之間的一突起圖案形成於一樹脂層之上；以及形成一奈米尺度金屬層於該突起圖案之上。

Description

具有奈米圖案的透明基板及其製造方法
本發明係主張關於2011年12月19日申請之韓國專利案號No.10-2011-0137217之優先權。藉以引用的方式併入本文用作參考。
本發明係有關一種形成一奈米圖案之技術領域，特別是，係有關一種具有奈米圖案的透明基板。
在製造一半導體裝置時，需要應用各種微細圖案如一字元線(word line)、一數位線(digit line)、一接點(contact)等等。一般而言，這些微細圖案係使用一微影技術(lithograph technology)來形成。
被廣泛使用之一傳統接觸微影技術製程(contact lithography process)係可形成圖案於一大區域之上。然而，因光之繞射極限(limit of diffraction)之故，其能夠形成之微細圖案之一線距(pitch)會受到限制(1-2 μm)。
據此，為解決此問題，發展出一步進方法(stepper method)、一掃描方法(scanner method)、一全像微影技術(holographic lithography method)等等。然而，這些方法需要複雜精細的儀器設備，且其費用昂貴。又，這些方法中，可形成圖案之面積係受到限制。亦即，傳統之微影技術基本上因設備的限制與製程特性之故，在奈米尺度微細圖案之實現上受到限制。更精確地來說，當使用傳統的微影技術時，很難將奈米尺度圖案均勻地形成於大於8吋之一大區域。
基於上述問題，韓國專利公開號No.2011-0024892係揭示使用由一金屬材料製成之一多孔模板(porous template)來形成一種多孔金屬薄膜(porous metal thin film)之方法，以及提出使用多孔金屬薄膜作為觸媒 (catalyst)來形成奈米圖案之方法。此方法係具有問題在於：因需要事先準備多孔模板，故較為不便；且因使用一觸媒成長法(catalyst growth method)，故奈米圖案可僅形成於所需區域。又，此方法係具有問題在於：奈米圖案無法形成於一透明基板之上。
[參考之習知技術]
參考專利1：韓國專利公開號No.2011-0024892。
據此，本發明係欲解決上述習知技術之問題與缺陷。本發明之一方面係提供一種具有奈米圖案的透明基板及其製造方法，其係使奈米圖案得以輕易地形成於透明基板之上，且具有能適用於一大尺寸基板之奈米圖案。該方法係由：將由透明材料製成之一樹脂層形成於一透明基板之上；將至少一個或多個由形成有複數個格柵圖案之一第一圖案區域及一第二圖案區域所組成之單元圖案部分以及該第一圖案區域及該第二圖案區域之間的一突起圖案形成於一樹脂層之上；以及形成一奈米尺度金屬層於該突起圖案之上。
根據本發明之一方面，提供一種具有奈米圖案的透明基板之製造方法，其係包含：將由一透明材料製成之一樹脂層形成於一透明基板之上；將分別形成有複數個格柵圖案於其中之一第一圖案區域及一第二圖案區域以及由該第一圖案區域及該第二圖案區域之間的一突起圖案所組成之至少一個或多個單元圖案部分形成於該樹脂層之上；以及形成一奈米尺度金屬層於該突起圖案之上。
根據本發明之另一方面，提供一種具有奈米圖案的透明基板，其係包含：一透明基板；一樹脂層，形成於該透明基板之上，且係由一透明材料製成；至少一個或多個單元圖案層，形成於該樹脂層之上；一奈米尺度金屬層，形成於該單元圖案層之上，其中該單元圖案層係包含：一第一圖案區域及一第二圖案區域，其中形成有複數個格柵圖案；以及一突起圖案，形成於該第一圖案區域及該第二圖案區域之間，其中該金屬層係形成於該突起圖案之上。
本發明之優點在於：可將奈米尺度格柵圖案均勻而透徹地形 成於該透明基板之一寬廣區域。
又，本發明之優點在於：除前述之奈米尺度格柵圖案以外，奈米尺度金屬層亦可均勻形成於該透明基板之上，進而能夠以低成本提供具有與ITO相等之導電性之透明基板。
此外，本發明中所使用之主模(master mold)在其損壞之前係為可回收的，故有經濟上的優勢如原料費用及製造成本之節省。
10‧‧‧主模
10a‧‧‧結構
10b‧‧‧單元模具圖案部分
11‧‧‧格柵模具圖案
13‧‧‧第一模具圖案區域
15‧‧‧凹模圖案
17‧‧‧第二模具圖案區域
20‧‧‧透明基板
30‧‧‧樹脂層
30b‧‧‧單元圖案部分
31‧‧‧格柵圖案
33‧‧‧第一圖案區域
35‧‧‧突起圖案
37‧‧‧第二圖案區域
40‧‧‧米尺度金屬層
A‧‧‧寬度
B‧‧‧寬度
C‧‧‧寬度
D‧‧‧寬度
E‧‧‧寬度
F‧‧‧寬度
S1、S3、S5‧‧‧步驟
S31、S33、S35、S37‧‧‧步驟
上述及其他本發明實施例之方面、功效、與優點將配合以下所附圖示說明之，其中：圖1、2係根據本發明，繪示一種具有一奈米圖案之一透明基板之製造方法之流程圖；以及圖3至9係根據本發明，繪示一種具有一奈米圖案之一透明基板之製造方法之製程示例圖。
以下，將配合參考所附圖式，詳細說明本發明之實施例。然而，本發明之實施例可以各種不同形式來實施，而非將本發明限制於說明書內所述者。本發明之實施例係提供以使本申請說明書更完善，並將本發明之主旨完整呈現予熟習此項技術者。又，在不影響本發明主旨之前提下，與本發明相關之技術領域中的習知結構或功能之較詳細描述將予以省略。另外應注意的是，特定用語或文句之意義應應由整個專利說明書的內容為基礎來定義。在配合圖式之說明中，相同的元件符號將指圖式解說中的相同元件。
圖1和圖2係根據本發明，繪示一種具有一奈米圖案之一透明基板之製造方法之流程圖。
參閱圖1和圖2，根據本發明，一種具有一奈米圖案之一透明基板之製造方法係可包含下列步驟：將由一透明材料製成之一樹脂層形成於一透明基板之上(步驟S1)；形成至少一個或多個單元圖案部分(unit pattern parts)(其中該單元圖案部分係由形成有複數個格柵圖案之一第一圖 案區域及一第二圖案區域所組成)以及形成在該第一圖案區域及該第二圖案區域之間的一突起圖案(protrusion pattern)於一樹脂層之上(步驟S3)；以及形成一奈米尺度金屬層(nanoscale metal layer)於該突起圖案之上(步驟S5)。
在步驟S1中所使用之透明基板之材料可為玻璃(glass)、石英(quartz)、由一透明材料製成之一聚合物(polymer)，例如廣為人知的聚合物材料如：聚對苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate，PET)、聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、聚亞醯氨(polyimide，PI)。除此之外，亦可使用各種可撓性基板。此材料並不限制於此。
在準備該透明基板之後，將由一透明材料製成之一樹脂層塗覆於該透明基板之上。此時，該樹脂可使用一熱固性聚合物(thermosetting polymer)或一光硬化聚合物(photo curable polymer)。同時，為改善該樹脂層及該透明基板之間的接合力(bonding ability)，亦可在應用該樹脂前，先將一黏著劑(adhesive)塗覆於該透明基板之上，接著再將該樹脂施加於該透明基板之上。
執行步驟S1後，至少一個或多個由分別形成有複數個格柵圖案之一第一圖案區域及一第二圖案區域所組成之單元圖案部分，以及該第一圖案區域及該第二圖案區域之間的一突起圖案，係形成於該樹脂層之上(步驟S3)。特別是，步驟S3可如下述進行。
首先，生產一主模(步驟S31)，該主模係具有至少一個或多個由分別形成有複數個格柵模具圖案之第一模具圖案區域以及第二模具圖案區域所組成之單元模具圖案部分，以及形成在該第一及第二模具圖案區域之間的一凹模圖案(concave mold pattern)。
該些奈米尺度格柵模具圖案係首先使用一間隔微影方法(space lithography process)形成於主模之一原始材料上，例如韓國專利申請號No.10-2010-0129255所揭示之一種製造一具有一大面積之奈米尺度圖案之方法。本發明中，可藉由形成一凹模圖案以區分出一第一模具圖案區域以及一第二模具圖案區域，並形成一個或多個單元模具圖案部分來製造出主模。此時，此凹模圖案形成方法可由一電子束微影製程(electron-beam lithography process)來進行。然而，本發明並不限制於此。
同時，該第一模具圖案區域或該第二模具圖案區域可具有落在50至100 nm之範圍內的寬度。該凹模圖案可具有落在200至1000 nm之範圍內的寬度。由此方法所製造出之主模並非為一次性拋棄式，而是可以被使用至損壞為止。又，該主模可持續用於一壓印製程(imprinting process)中，進而達到經濟上的優勢如原料費用及製造成本之節省。
然後，步驟S31所製造之主模係被設置於該樹脂層之一上部分，且對應於一個或更多的單元模具圖案部分之一個或更多的單元圖案部分係透過一壓印製程對該樹脂層加壓而形成於該樹脂層之上(步驟S33)。此處，該單元圖案部分係指一結構，其係包含有對應於該第一模具圖案區域之第一圖案區域、對應於第二模具圖案區域之第二圖案區域、以及對應於凹模圖案之突起圖案單元。對應於該些格柵模具圖案之該些格柵圖案係被提供於該第一圖案區域及該第二圖案區域中。
進行該樹脂層之一硬化製程(步驟S35)。此時，當該樹脂層係以一熱固性聚合物製成時，係藉由加熱來硬化該樹脂層。而當該樹脂層係以一光硬化聚合物製成時，係藉由照射紫外光來硬化該樹脂層。接著，本發明之步驟S3之進行係可將主模脫離該樹脂層(步驟S37)。
然後，在步驟S5中，該奈米尺度金屬層係形成於該樹脂層之該突起圖案之上。
更精確來說，先將一金屬沉積於該些格柵圖案及該突起圖案之上。此時，該金屬可使用下述其中任一者：Al、Cr、Ag、Cu、Ni、Co、及Mo，或其合金。然而，本發明並不限定於此。除此之外，亦可隨需求使用其它適當之金屬。又，該金屬之沉積方法可選用下述至少一者：一濺鍍方法(sputtering method)、一化學氣相沉積法(chemical vapor deposition method)、及一蒸鍍法(evaporation method)。但此僅為一舉例。除了上述方法以外，尚可使用所有沉積方法，包含現存已被商業化之習知技術及未來發展出可被實施之技術。
同時，沉積金屬之一高度可形成為大於該些格柵圖案之一間距值(pitch value)，且該金屬可均勻地被沉積於各格柵圖案及突起圖案之 上。此係為求在稍後進行之一蝕刻製程中能夠輕易地去除形成在該些格柵圖案上之金屬。
在金屬被沉積以後，進行一濕蝕刻製程於其上，藉此以在金屬外露之三側上進行等向性蝕刻(isotropic etching)。據此，沉積於該些格柵圖案上之該金屬係被蝕刻，或者與該些格柵圖案接合之一部份係被剝除。因此，沉積於該些格柵圖案上之金屬被移除，而保留在該突起圖案上的金屬，以形成金屬層。去除沉積於該些格柵圖案上之金屬而保留該突起圖案上的金屬來形成金屬層的原因在於：沉積於該些格柵圖案上之金屬及在濕蝕刻製程期間使用的蝕刻溶液之間的一接觸面積係大於沉積於該突起圖案上的金屬。據此，可製造出具有本發明中之奈米圖案的透明基板，其包含奈米圖案和奈米尺度金屬層。
根據本發明，當使用濕蝕刻方法時，即使在室溫下仍可執行，且因主模之製造可分開進行，故可確保製程之彈性。另外，主模在損壞前均為可用的，故能夠節省原料費用及製造成本。
又，根據本發明，該些奈米圖案可被均勻而透徹地完成於該透明基板之一寬廣區域，且奈米尺度金屬層亦可均勻地形成於該透明基板之上。據此，本發明具有能夠以低成本提供具有與ITO相等之導電性之透明基板之優點，且作為ITO代替品之一Ag網格可被製造為一奈米尺度圖案。據此，本發明可被應用於各種領域中，如一觸控面板(touch panel)、一液晶裝置(liquid crystal device)、一太陽能電池(solar cell)等等。
圖3至9係根據本發明，繪示一種具有一奈米圖案之一透明基板之製造方法之製程示例圖。
參閱圖3至圖9，如圖3所示，製造出一結構10a，其一上部分上係形成複數個奈米尺度格柵模具圖案11。此時，可使用間隔微影方法作為形成格柵模具圖案11之一方法。此係與前文中有關圖2之說明相同。
接著，如圖4和圖5所示，以一電子束微影方法來圖案化圖3中之結構10a，以製造出具有至少一個或多個單元模具圖案部分10b之一主模10。此時，單元模具圖案部分10b係由一第一模具圖案區域13、一第二模具圖案區域17、以及形成在第一模具圖案區域13及第二模具圖案區域 17之間的一凹模圖案15所組成。第一模具圖案區域13及第二模具圖案區域17係具有複數個格柵模具圖案11。
在此處，凹模圖案15之一寬度B係形成為大於第一模具圖案區域13之一寬度A或者第二模具圖案區域17之一寬度C。更精確而言，凹模圖案15之寬度B可形成為落在200至1000 nm之範圍內。第一模具圖案區域13之寬度A或者第二模具圖案區域17之寬度C可形成為落在50至100 nm之範圍內。然而，本發明並不限制於此。另外，凹模圖案15之一凹陷深度可形成為大於格柵模具圖案11之一高度。
接著，如圖6所示，進行壓印製程，以主模(圖5中之10)(其中形成有一個或多個單元模具圖案部分10b)對形成在透明基板20上之樹脂層30加壓。關於透明基板20及樹脂層30之詳細說明係與前文中有關圖1、2之敘述相同，故在此省略之。在執行一光硬化或一熱固化程序以後，如圖7所示，主模(圖5中之10)係與樹脂層30分離，以使對應於單元模具圖案部分(圖5、6中之10b)之一個或多個單元圖案部分30b得以形成於樹脂層30之上。在此處，單元圖案部分30b係由第一圖案區域33、第二圖案區域37、及形成在第一圖案區域33和第二圖案區域37之間的突起圖案35所組成。第一圖案區域33及第二圖案區域37係具有複數個格柵圖案31。
在此處，突起圖案35之一寬度E可形成為大於第一圖案區域33之一寬度D或者第二圖案區域37之一寬度F。更精確而言，突起圖案35之寬度E可形成為落在200至1000 nm之範圍內。第一圖案區域33之寬度D或者第二圖案區域37之寬度F可形成為落在50至100 nm之範圍內。然而，本發明並不限制於此。另外，突起圖案35之一高度可形成為大於格柵模具圖案31之一高度。
接著，金屬係被沉積於該些格柵模具圖案31及突起圖案35之上，且沉積於格柵模具圖案31之上的金屬係在濕蝕刻製程中被去除，以形成奈米尺度金屬層40於突起圖案35之上，如圖8所示。據此，可取得具有奈米圖案之大面積透明基板，如圖9所示。
雖然參考實施例之許多說明性實施例來描述實施例，但應理 解，熟習此項技術者可想出將落入本發明之原理的精神及範疇內的眾多其他修改及實施例。應理解的是，雖然參考實施例之許多說明性實施例來描述實施例，但僅用以描述特定實施例，而用以非限制本發明之範疇。因此，所有落入本發明範疇之修改及實施例均應被理解為被包含於本發明申請範疇之內。
S1、S3、S5‧‧‧步驟

Claims (20)

  1. 一種具有一奈米圖案之一透明基板之製造方法，包含：將由一透明材料製成之一樹脂層形成於該透明基板之上；將至少一個或多個由形成有複數個格柵圖案之一第一圖案區域及一第二圖案區域所組成之單元圖案部分以及該第一圖案區域及該第二圖案區域之間的一突起圖案形成於一樹脂層之上；以及形成一奈米尺度金屬層於該突起圖案之上。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該突起圖案之高度係大於該些格柵圖案之高度。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該突起圖案之寬度係大於該第一圖案區域之寬度或該第二圖案區域之寬度。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中形成該至少一個或多個單元圖案部分之步驟係包含：生產一主模，其係具有：分別形成有複數個格柵模具圖案之一第一模具圖案區域以及一第二模具圖案區域、以及至少一個或多個單元模具圖案部分，由形成在該第一模具圖案區域及第二模具圖案區域之間的一凹模圖案組成；透過一壓印製程(imprint process)，將對應於形成在該主模上之該些單元模具圖案部分形成於該樹脂層上； 硬化該樹脂層；以及將該主模與該透明基板分離。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中該第一模具圖案區域或該第二模具圖案區域係具有落在50至100 nm之範圍內的寬度。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中，係使用一間隔微影方法(space lithography process)來形成該些格柵模具圖案。
  7. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中，係使用一電子束微影製程來形成該凹模圖案。
  8. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中該凹模圖案係具有落在200至1000 nm之範圍內的寬度。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中形成該金屬層之步驟係包含：將一金屬沉積於該些格柵圖案及該突起圖案之上；以及使用一濕蝕刻方法來去除沉積在該些格柵圖案上之該金屬。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該沉積金屬之高度係大於該些格柵圖案之間距值。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中沉積該金屬之步驟係透過下述至少一方法來進行：一濺鍍方法、一化學氣相沉積法、及一蒸鍍法。
  12. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該金屬層係包含下述 其中任一者：Al、Cr、Ag、Cu、Ni、Co、及Mo，或其合金。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該樹脂層係由一熱固性聚合物或一光硬化聚合物組成。
  14. 一種具有一奈米圖案之透明基板，包含：一透明基板；一樹脂層，形成於該透明基板之上，且係由一透明材料製成；至少一個或多個單元圖案層，形成於該樹脂層之上；以及一奈米尺度金屬層，形成於該單元圖案層之上；其中，該單元圖案層係包含：一第一圖案區域及一第二圖案區域，其中分別形成有複數個格柵圖案；以及一突起圖案，形成於該第一圖案區域及該第二圖案區域之間，其中，該金屬層係形成於該突起圖案之上。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之透明基板，其中該突起圖案之高度係形成為大於該格柵圖案之高度。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之透明基板，其中該突起圖案之寬度係形成為大於該第一圖案區域之寬度及該第二圖案區域之寬度。
  17. 如申請專利範圍第14項所述之透明基板，其中該第一圖案區域及該第二圖案區域係具有落在50至100 nm之範圍內的寬 度。
  18. 如申請專利範圍第14項所述之透明基板，其中該突起圖案係具有落在200至1000 nm之範圍內的寬度。
  19. 如申請專利範圍第14項所述之透明基板，其中該金屬層係包含下述其中任一者：Al、Cr、Ag、Cu、Ni、Co、及Mo，或其合金。
  20. 如申請專利範圍第14項所述之透明基板，其中該樹脂層係由一熱固性聚合物或一光硬化聚合物組成。
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