TW201351062A - 透過捲到捲光刻法製造用於透明電極與偏光片之微米級與納米級導體柵之方法 - Google Patents

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Abstract

本揭露提供使用捲式光遮罩或相移遮罩透過連續的近場光學微影術方法微米或奈米圖案化基板以形成透明導電電極結構或偏光片之方法。這些方法中，近場光學微影術技術使用相移或光遮罩滾筒，其中滾筒包含向外暴露的堅硬圖案化表面以轉移圖案到下方的基板。滾筒裝置包含內部放置的輻射源，圖案化製程期間產生通過堅硬圖案化表面到達基板的輻射。透過圓柱體堅硬相位遮罩使用近場曝光光阻材料實現次波長解析度，允許動態且高產出量的連續圖案化。

Description

透過捲到捲光刻法製造用於透明電極與偏光片之微米級與 納米級導體柵之方法
本揭露係關於藉由採用光刻法(optical lithography)之新型捲到捲處理技術以製造用作透明導電電極或偏光片結構之金屬線光柵與柵之方法。
本章節提供與本揭露有關的背景資訊，未必為習知技術。
對於許多應用而言，對大面積、低成本、快速奈米製造技術的需求日益增加。這些應用包含：用於光伏打裝置的奈米結構的自淨表面(self-cleaning surfaces)、仿生(biomimetic)乾性黏合劑(dry adhesives)、奈米圖案化的陷光層(light-trapping layers)與奈米結構的吸收器，用於顯示裝置的透明電極、線柵(wire-grid)偏光片，以及光超材料(optical metamaterials)，並非限於以上例子。例如，在液晶顯示器、觸控面板、有機發光二極體、有機光伏打 (photovoltaic)裝置等應用中，由於對透明電極與線柵偏光片在這些應用中的廣泛使用，所以對其的需求猛增。由於氧化銦錫(ITO)電極的化學與物理限制以及高成本的原因，目前對尋求最常使用的透明氧化物氧化銦錫的替代品的興趣日益增加。為此，金屬或其他導電透明電極(例如，奈米製造技術形成的線柵)的大量生產方法是氧化銦錫電極的最有希望的替代品，由此特別重要。然而，對於這種大面積圖案化的應用例如製造這些包含奈米製造線柵的透明導電電極或者其他結構，當前可用的奈米圖案化與製造技術仍然無法滿足所需的性能、製造速度以及成本標準。因此，需要改善的奈米圖案化製程，能夠實現高速、低成本，並且提供卓越的圖案化保真度。
本章節提供本揭露之一般彙總，並非為全部保護範圍或全部特徵之綜合揭露。
依照多個方面，本揭露提供基板之微圖案化或奈米圖案化之方法。特定變動中，提供藉由奈米微影技術(nanolithography)形成透明金屬電極之方法。其他變動中，提供奈米微影技術形成偏光片之方法。因此，一方面，導電微米光柵(micro-grating)或奈米光柵結構之形成方法包含在滾筒裝置之堅硬圖案化表面下方傳遞一塊基板，基板包含導 電材料例如一層導電材料，導電材料上放置有輻射敏感材料例如可硬化光阻材料。輻射或電子束能量被引導通過堅硬圖案化表面的一或多個區域。特定變動中，輻射通過堅硬圖案化表面的一或多個區域到達輻射可硬化光阻材料，從而硬化基板上的輻射可硬化光阻材料的一或多個預選區域。一個實施例中，輻射或者係由滾筒裝置內部放置的輻射源產生。另一選擇實施例中，通過堅硬圖案化表面的一或多個區域的輻射被滾筒裝置內部放置的反射器部件反射。由此，內部的反射器部件將來自滾筒裝置處定向的外部來源的輻射反射通過堅硬圖案化表面的一或多個區域。此方法更包含移除一或多個預選區域(包含已硬化的光阻材料)外部的區域中未硬化的輻射可硬化光阻材料與下層的導電材料。移除未硬化的輻射光阻材料與下層的導電材料包含蝕刻製程。接下來，從一或多個預選區域移除已硬化光阻材料，這樣下層的導電材料定義光柵結構。
另一方面，本揭露提供藉由相移微影術形成導電光柵之方法，其中此方法包含：在滾筒相位遮罩裝置之堅硬圖案化表面下方傳遞一塊基板，基板包含放置於其上的一層導電材料，導電材料更包含輻射可硬化光阻材料。堅硬圖案化表面形成相位遮罩。滾筒相位遮罩裝置內部放置的輻射源產生輻射。因此，輻射通過相位遮罩的堅硬圖案化表面的一 或多個區域到達輻射可硬化光阻材料，從而藉由相移微影術硬化基板上輻射可硬化光阻材料之一或多個預選區域。此方法更包含蝕刻基板以移除一或多個預選區域外部之區域中未硬化的輻射可硬化光阻材料與下方的導電材料，其中一或多個預選區域包含已硬化的光阻材料。最後，從硬化的預選區域移除已硬化的光阻材料，這樣下方的導電材料定義導電微米級或奈米級光柵結構。
另一變動中，本揭露提供藉由光刻形成導電光柵之方法，其中此方法包含在滾筒光遮罩裝置之堅硬圖案化表面下方傳遞一塊基板，基板包含放置於其上的一層導電材料，導電材料包含輻射可硬化光阻材料。堅硬圖案化表面形成光遮罩。滾筒光遮罩裝置內部放置的輻射源產生輻射。因此，輻射通過堅硬圖案化表面的一或多個區域到達輻射可硬化光阻材料，從而藉由光刻硬化基板上的輻射可硬化光阻材料之一或多個預選區域。因此，使用滾筒相位遮罩裝置選擇性地在捲對捲連續製程中進行圖案化。此方法更包含蝕刻基板以移除該一或多個預選區域外部之區域中未硬化的輻射可硬化光阻材料與下方的導電材料，一或多個預選區域包含已硬化的光阻材料。最後，從已硬化的區域移除已硬化的光阻材料，這樣下方的導電材料定義該導電光柵結構，例如微米級或奈米級光柵結構。
另一方面，提供一種透過相移微影術在捲對捲製程中形成透明導電電極結構或偏光片之方法。此方法包含在滾筒相位遮罩裝置之堅硬圖案化表面下方傳遞一塊基板，基板包含放置於其上的一層導電材料，導電材料包含輻射可硬化光阻材料。堅硬圖案化表面形成相位遮罩。從滾筒相位遮罩裝置內部放置的輻射源中產生輻射，輻射通過堅硬圖案化表面的一或多個區域到達輻射可硬化光阻材料，從而硬化基板上輻射可硬化光阻材料之一或多個預選區域。蝕刻基板以移除一或多個預選區域外部之區域中未硬化的輻射可硬化光阻材料與下方的導電材料，其中一或多個預選區域包含硬化的光阻材料。最後，從硬化的預選區域移除已硬化的光阻材料，這樣下方的導電材料定義導電微米級次波長光柵結構，能夠用作透明導電電極結構或偏光片結構。
另一方面，本揭露提供基板之微米圖案化或奈米圖案化之方法，基板包含放置於其上的輻射敏感材料，例如正光阻材料。在滾筒裝置之堅硬圖案化表面下方傳遞基板。特定變動中，基板包含導電材料，位於輻射敏感正光阻材料下方。輻射或電子束能量通過堅硬圖案化表面的一或多個區域。特定變動中，輻射通過堅硬圖案化表面之一或多個區域到達輻射可硬化光阻材料，這樣暴露給輻射或電子束能量的正光阻材料的一或多個預選區域能夠藉由顯影劑被移除，預 選區域外部未暴露的區域在出現顯影劑的情況下保持完好。因此，此方法更包含暴露基板至顯影劑，以移除暴露的輻射敏感正光阻材料之一或多個預選區域，這樣下方的導電材料在一或多個預選區域中定義導電微米光柵或奈米光柵結構。
另一變動中，導電微米光柵或奈米光柵之形成方法包含在滾筒裝置之堅硬圖案化表面下方傳遞一塊基板，基板包含放置於其上的輻射敏感材料例如可硬化的光阻材料。輻射或電子束能量被引導或通過堅硬圖案化表面的一或多個區域。特定變動中，輻射通過堅硬圖案化表面的一或多個區域到達輻射可硬化光阻材料，從而硬化基板上的輻射可硬化光阻材料的一或多個預選區域。一個實施例中，滾筒裝置內部放置的輻射源產生輻射。依照其他方面，通過堅硬圖案化表面的一或多個區域的輻射可被滾筒裝置內部放置的反射器部件反射。內部的反射器部件由此將來自滾筒裝置處定向的外部源的輻射反射通過堅硬圖案化表面的一或多個區域。金屬或其他導電材料作為一層被應用到基板之主表面，位於已硬化或未硬化光阻材料之區域上方。此方法更包含蝕刻基板以移除一或多個預選區域外部區域中未硬化的輻射可硬化光阻材料與導電材料，其中一或多個預選區域包含已硬化的光阻材料。因此，金屬或其他導電材料定義形成於基板上的微米光柵或奈米光柵。
以上之關於本揭露內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。
100‧‧‧紅色區
200‧‧‧光柵圖案
202‧‧‧基板
204‧‧‧主表面
208‧‧‧列
212‧‧‧側
214‧‧‧列
216‧‧‧側
218‧‧‧列
300‧‧‧捲到捲接觸光刻技術
310‧‧‧基板
312‧‧‧導電材料層
314‧‧‧光阻材料
320‧‧‧光遮罩
322‧‧‧圖案化表面
324‧‧‧紫外線輻射燈
326‧‧‧線柵圖案
400‧‧‧滾筒光刻方法
410‧‧‧基板
412‧‧‧導電材料層
414‧‧‧光阻
420‧‧‧相位遮罩
422‧‧‧圖案化表面
424‧‧‧紫外線輻射燈
426‧‧‧光柵圖案
430‧‧‧內部緩衝層
500‧‧‧設備
510‧‧‧遮罩
512‧‧‧圓柱體
514‧‧‧狹縫
520‧‧‧光阻
522‧‧‧基板
524‧‧‧表面
526‧‧‧緩衝層
530‧‧‧紫外線源
p‧‧‧週期
d‧‧‧距離
a‧‧‧寬度
h‧‧‧高度
第1a圖至第1c圖：第1a圖所示係為本教示之特定方面之第一實施例之示意圖，表示用於在移動基板上連續圖案化微尺寸線圖案之滾筒光刻裝置；第1b圖所示係為本教示特定方面之第二實施例之示意圖，表示使用相位遮罩在撓性基板上的導電片上連續圖案化次微特徵之滾筒光刻裝置；第1c圖表示藉由第1a圖或第1b圖中的光刻方法處理以後在大面積基板上產生導電材料柵圖案之額外處理。
第2a圖至第2d圖表示藉由相移微影之奈米圖案化方法。第2a圖表示用於相移微影之設備之實施例之示意圖，包含連續經過用於圖案化之基板之滾筒相移遮罩、UV光源、移動台以及控制器。第2b圖包含表示第2a圖之示意圖中所示捲軸式相位微影遮罩之試驗裝備之照片影像。第2c圖與第2d圖所示係為掃描電子顯微鏡(scanning electron microscope；SEM))影像，表示相移模具圖案本身(第2c圖)與處理以後基板上製造的網格圖案(第2d圖)。
第3a圖係為當在滾筒內部產生輻射時，滾筒之相移遮罩表面與被圖案化基板之間出現的曝光程序之示意圖。第3b圖係為依照本教示透過相位微影術製造的光阻圖案之SEM影像之剖面圖。第3c圖與第3d圖所 示係為依照本教示之特定方面透過相位微影術形成的大面積圖案之SEM影像。
第4a圖至第4e圖表示透過圖案化光阻柵圖案之捲到捲相移微影術與基板上鋁膜之電極蝕刻的組合採用圖案化光阻遮罩獲得的初始結果。第4a-4d圖表示分別以10微米、30微米、50微米與70微米透過捲到捲(R2R)相移微影術與鋁干蝕刻所製造的鋁線柵之掃描電子顯微圖。第4e圖表示依照本揭露之原理製造的各種例子所測量的光透射率。
第5圖所示係為透過本揭露之特定原理之相位微影術之方法用於在基板上形成的薄金屬光柵之示意圖。
第6圖所示係為聚對酞酸乙二酯(PET)基板上氧化銦錫電極與銅線光柵網格電極之透射光譜。插圖表示70奈米線寬與700奈米週期之高透明度之銅網格電極之照片與SEM影像。
第7a-7b圖表示根據PEDOT：PSS層之片電阻計算的透明金屬電極中奈米圖案化金屬光柵的最佳週期。第7a圖表示在陰影區內選擇金屬光柵週期與PEDOT片電阻將導致微不足道的光電流的損失。第7b圖表示在AM 1.5G條件下用PEDOT塗佈的聚對酞酸乙二酯(PET)基板(●)上的透明銅網格與聚對酞酸乙二酯(PET)基板上的氧化銦錫(■)製造的裝置的電流密度-電壓(J-V)曲線。插圖表示製造的裝置的示意圖，此裝置包含多層結構。
第8a圖表示700奈米週期與70奈米線寬的銅形成的氧化銦錫電極與透明金屬電極之光透射率。第8b圖與120奈米線寬之透明金屬電極之片 電阻相比之平均透射率。
第9a圖表示正正規化電導對包含銅線與(●)氧化銦錫電極(■)之光柵網格之曲率半徑之倒數。塗佈聚(3,4-亞乙二氧基噻吩)(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)；PEDOT)之聚對酞酸乙二酯(polyethylene terephthalate；PET)基板上的銅網格電極證實了卓越的撓性並且可被彎曲大約3毫米的曲率，不會出現電導的劣化。第9b圖與第9c圖分別為彎曲測試後氧化銦錫與銅網格電極之影像。與銅網格結構相比，氧化銦錫從彎曲處嚴重斷裂。
第10a圖表示依照本揭露之特定方面透過使用相位微影術用於製造網格或光柵圖案之棋盤狀相位遮罩設計。第10b圖為使用第10a圖之遮罩設計由相位微影術形成的網格圖案之SEM影像。插圖中的比例尺(Scale bar)分別表示100微米與2微米。第10c圖為第10a圖之遮罩設計光強度之仿真資料。第10d圖為鄰接圖案結構之間具有300奈米間隙之遮罩圖案或設計的仿真資料。第10e圖為脫位結構之間具有300奈米間隙之經過修正之棋盤狀圖案之遮罩設計。第10f圖為由類似第10e圖中的遮罩設計形成的模具設計之SEM影像。第10g圖為第10f圖之放大的SEM影像。
第11a圖為依照本教示之特定方面透過相位微影術形成的具有10微米週期之連接良好的鋁網格圖案之SEM影像。第11b圖為依照本教示之特定方面透過相位微影術形成的30微米週期之鋁網格圖案之SEM影像。第11c圖為兩個矩形單元之間連接部之放大影像。第11d圖為依照 本教示之特定變動透過相位微影技術形成的大面積(100平方毫米)透明鋁網格電極之照片影像。
第12圖為相位微影術之大範圍曝光強度與顯影時間之示意圖。50至約75秒的顯影時間以及25至約45mJ/cm2之範圍表示藉由相位微影術用於製造之最佳條件。弱強度導致用目標圖案反轉之圖案，過多的曝光導致圖案消失。透過增加顯影時間，經過曝光的樣本從連接部到方形的中央順序地被顯影與消除。
第13a圖表示三格不同厚度與兩個區別週期之各種透明導電電極之透射率。第13b圖表示針對製造的樣品測量的片電阻值以及對於相同試驗樣品的計算值。
第14a圖表示用於光刻之設備之實施例之設計之示意圖，包含滾筒光遮罩、紫外線光源、移動平台以及控制器，其中滾筒光遮罩連續通過基板用於圖案化並包含用於傳輸紫外線輻射之區域以及包含阻擋傳輸之包含鉻之區域。第14b圖與第14c圖為類似由第14a圖所示之光相位遮罩奈米微影技術在基板上製造的奈米結構網格圖案之SEM影像。第14b圖具有20微米之比例尺，第14c圖具有5微米之比例尺。
本揭露提供實施例之例子，從而向本領域之技術人員完全且充分表達保護範圍。本文陳述了許多特定細節，例如特別的元件、裝置以及方法之例子，從而為本揭露之實施例提供透徹的理解。本領域技術人員顯然可看出未必採用 這些特定細節，可採用多種形式具體化實施例之例子以及以上並非用於限制本揭露之保護範圍。一些實施例之例子中，眾所周知的製程、眾所周知的裝置結構以及眾所周知的技術未被詳細描述。
本文中使用的術語係僅僅用於描述特定例子的實施例，並非用於限制。本文中使用的單數形式「一」以及「此」意圖也包含複數形式，除非內容已清楚地表明含義。術語「包含」、「具有」為包容性，因此指定了所述特徵、整數、步驟、作業、元件與/或部件之出現，但是並非排除一或多個其他特徵、整數、步驟、作業、元件、部件與/或及其組合之出現或增加。本文描述的方法步驟、製程與作業未被解釋為依照討論或所示的特定順序必須要求出現，除非特別指出了完成的順序。還可以理解為可採用額外或可替換的步驟。
當元件或層被稱為位於另一元件或層上，「接合」、「連接」或「耦合」於另一元件或層時，可以是直接位於其他元件或層上，直接接合、連接或者耦合於其他元件或層，或者可以出現介入的元件或層。相比之下，當元件被稱為直接位於另一元件或層上，「直接接合」、「直接連接」或「直接耦合」於另一元件或層時則不會出現介入的元件或層。用於描述元件之間關係的其他詞彙應該以類似的方式加以解釋 (例如，「位於…之間」對「直接位於…之間」、「鄰接」對「直接鄰接」等)。如本文所使用的術語「與/或」包含相關所列項目之一或多個的任意組合與全部組合。
本文中雖然術語第一、第二、第三等用於描述各種元件、部件、區域、層與/或段，但是這些元件、部件、區域、層與/或段不應該被這些術語限制。這些術語僅僅用於區分一個元件、部件、區域、層或段與另一區域層或段。除非內容中清楚地有所指明，否則本文使用的例如「第一」、「第二」之術語與其他數字術語並非暗示序列或順序。因此，在不脫離實施例之教示的情況下，以下討論的第一元件、部件、區域、層或段可以被稱為第二元件、部件、區域、層或段。
本文使用的空間相關的術語例如「內部」、「外部」、「在…下方」、「以下」、「下方」、「以上」、「上方」等，便於描述圖式中一個元件或特徵與另一元件或特徵的關係。除圖式中描繪的方向外，空間相關術語意圖覆蓋裝置在使用或作業是的不同方向。例如，圖式中的裝置被翻轉，被描述為其他元件或特徵以下或其下方之元件則被定向為其他元件或特徵之上。因此，「以下」這個術語的例子可覆蓋以上與以下兩個方向。另外，此裝置可以被定向(旋轉90度或者其他方向)，本文中使用的空間相關描述符號則相應地解釋。
此揭露全文中，數值表示近似的測量或限制，以覆蓋距離給定數值的最小偏差與具有提及數值之實施例以及準確具有提及數值之實施例。除了詳細描述中結尾處提供的有效例子外，說明書以及附加的申請專利範圍中的全部參數(例如，數量或條件)的數值被理解為，在全部例子中被術語「大約」修正，無論此數值前是否真正出現「大約」。「大約」表明所描述的數值允許些微的不精確(在數值中有些接近精確；近似或者適度接近數值；差不多)。如果「大約」提供的不精確在其他方面未在領域中被理解為此普通含義，則本文中使用的「大約」表示在測量與使用這些參數的普通方法中至少會產生變化。此外，揭露的範圍包含揭露的全部數值以及在整個範圍內進一步劃分的範圍，包含針對範圍給定的端點。現在結合附圖更充分地描述代表性實施例。
在多個方面，本揭露涉及設備與方法，關於微米級與/或奈米級特徵(本文稱為「奈米級特徵」或者「奈米圖案化」)之高產出量與高速連續圖案化。因此，本揭露提供在基板表面上形成微米級結構或特徵之方法。在一些方面，此結構可小於微米結構(microstructure)，例如奈米級結構或特徵。因此，在特定變動中，使用捲到捲(roll to roll)與/或捲到基板(roll to substrate)或者板圖案化(plate patterning)進行遮罩微米圖案化或者奈米圖案化。如本文所使用的，「微 米級」表示一種結構包含至少一個尺寸小於約100微米，選擇性地小於約10微米以及在一些方面小於約1微米。「奈米級」結構或特徵包含至少一個尺寸小於約500奈米(0.5微米)，選擇性地小於約100奈米(0.1微米)，選擇性地小於約50奈米以及選擇性地小於約10奈米。如本文所使用的，雖然這些參考可在較佳方面用於奈米級、奈米結構、奈米尺寸特徵與奈米圖案化，但是這些原則還可適用於其他實施例中微米級結構與微米特徵的形成。
因此，本揭露提供基板之奈米圖案化之方法，以形成微米級與奈米級特徵。特定變動中，提供一種透過奈米微影形成透明金屬電極或偏光片之方法。可形成導電的光柵結構，此方法包含：在滾筒(roller)裝置的堅硬圖案化表面下方傳遞一塊基板，此基板包含放置於其上的導電材料層，具有輻射敏感的材料例如可硬化的光阻材料。輻射被引導或者通過堅硬的圖案化表面的一個或多個區域，到達輻射可硬化的光阻材料，從而硬化基板上輻射可硬化光阻材料的一或多個預選區域。特定實施例中，滾筒裝置內部放置的輻射源產生輻射。在其他實施例中，輻射係引導自放置於滾筒裝置外部的一個外部輻射源或者光源，以及被滾筒裝置內放置的一或多個反射器例如滾筒裝置內部安裝的鏡子反射。這種實施例中，一個輻射的外部來源在滾筒裝置處被引導，由此輻 射被反射通過堅硬圖案化表面的一或多個區域，到達輻射可硬化光阻材料，從而硬化基板上輻射可硬化光阻材料的一或多個預選區域。
此方法更包含例如透過蝕刻移除基板，以移除一或多個預選區域外面的區域中未硬化的輻射可硬化光阻材料以及下層的導電材料，一或多個預選區域包含硬化的光阻材料。移除未硬化的光阻與下層的導電材料以後，然後從一或多個硬化的預選區域中移除已硬化的光阻材料，這樣下層的導電材料在這些一或多個預選區域中定義一導電光柵結構。
特定變動中，提供透過相位移位微影術奈米圖案化之方法。在特定方面，奈米圖案化係透過相位移位微影術出現，相位移位微影術包含在基板上方傳遞實質圓柱形的滾筒相位遮罩裝置。「實質圓柱形」意味著滾筒裝置在外部周邊區域上與真正的圓柱形狀有所偏差，可能特定區域變平，透過凸起或孔洞被圖案化，或者具有不同的形狀，但是仍然具有滾動能力，因此用作滾筒裝置。特定變動中，實質的圓柱形的滾筒相位遮罩包含一個外部圖案化表面，通過並且在特定的變動中接觸基板。這種技術係基於相位微影(phase lithography)，但是代替傳統相位微影技術中使用的軟彈性模具(stamp)，採用實質堅硬的圓柱形或滾筒相位遮罩以組合光刻、軟微影以及連續的捲到捲/板圖案化技術中最期望的一 些方面。
以下進一步討論，滾筒相位遮罩包含暴露的圖案化表面層，比傳統的彈性體相位遮罩具有更大的硬度，然而，滾筒可包含內部放置的層，為彈性體並且在實質堅硬的圖案化表面層下方提供緩衝。相位移位遮罩中，一般透過半透明結構藉由相位移位出現傳輸，例如相位遮罩的圖案化表面在傳輸光線中產生180°的相移。相位遮罩為透明的光遮罩，表面的浮雕結構產生光相移。「實質堅硬」意味著形成外部圖案化表面層的材料能夠被纏繞以形成圍繞滾筒的圓周表面，但是具有相當的硬度，反映在彈性係數大於或等於約10百萬帕斯卡(MPa)，可選擇地大於或等於約50MPa，可選擇地大於或等於約100MPa，可選擇地大於或等於約150MPa，以及在特定變動中，大於或等於約200MPa。因此，形成實質堅硬表面層的聚合物無彈性或者相對堅硬，例如表示為硬度或彈性係數大於或等於200MPa到小於或等於約5GPa。此外，在多個方面，滾筒裝置的至少一部份定義一個腔體或為中空以允許於其中放置輻射源。圓周形或滾筒相位遮罩的堅硬圖案化表面包含對於輻射透明的聚合材料。其他情況下，阻擋光線的圖案可直接被製造於石英或二氧化矽(silica)滾筒表面上。此外，滾筒相位遮罩的實質堅硬的圖案化表面包含一或多個離散區域，這些離散區域包含阻止輻射傳輸之材料，例如為 阻止輻射從中傳輸之金屬。
特定變動中，待被圖案化的基板包含導電材料，例如為一層導電材料。此基板更包含放置於其上的輻射可硬化光阻材料。接下來，輻射源被放置於滾筒遮罩裝置內部，產生電磁輻射，電磁輻射通過滾筒裝置的堅硬圖案化表面的一或多個區域到達基板(例如，到達基板上放置的輻射可硬化光阻材料)。因此，通過圓柱形相位遮罩或滾筒之電磁輻射可硬化基板上的輻射可硬化光阻材料的一或多個預選區域。特定實施例中，在基板上方傳遞滾筒相位遮罩與產生輻射相互同時發生。此外，在基板上方傳遞實質堅硬圖案化表面的滾筒相位遮罩更選擇性包含用基板上放置的輻射可硬化光阻材料接觸滾筒相位遮罩的堅硬圖案化表面。
然後，基板可被蝕刻，以移除一或多個預選區域外的區域中未被硬化的光阻材料與下方的導電材料層，其中一或多個預選區域包含已硬化的光阻材料。未硬化的光阻與其下方的導電材料被移除以後，然後從一或多個硬化的預選區域中移除已硬化的光阻材料，這樣下方的導電材料定義一或多個導電微米級或奈米級特徵，能夠用於各種應用中，例如用作透明導電電極之金屬或單層石墨(graphene)光柵。
其他變動中，提供透過光刻法形成導電微米級或奈米級光柵結構之方法。這些方法包含在滾筒光遮罩裝置的 堅硬圖案化表面下方傳遞基板，此基板上放置有輻射可硬化光阻材料。與之前的實施例類似，基板具有導電材料層，可硬化光阻材料被應用於此導電材料層上。由此堅硬的圖案化表面形成用於光刻之光遮罩。因此，特定變動中，滾筒光遮罩裝置內部放置的輻射源產生輻射，輻射通過堅硬的圖案化表面的一或多個區域，到達輻射可硬化光阻材料，從而硬化基板上的輻射可硬化光阻材料的一或多個預選區域。光遮罩係採用與以上描述的相位遮罩相似的方式被形成，但是相反的是二元遮罩(binary mask)，光遮罩的特定區域允許輻射通過，而其他區域則不透明或者阻止傳輸。例如，非傳輸性或不透明的材料例如鉻(chromium)的離散區域可被放置於堅硬圖案化的表面，以形成相位遮罩的圖案。因此，基於輻射傳輸透過光遮罩上形成的圖案，具有輻射可硬化光阻材料的基板被圖案化。
對於這些光學光刻的方法，與相位遮罩的實施例非常類似，從一或多個預選區域外部的區域中移除未硬化的輻射可硬化光阻圖案。因此，與以上討論的光位移相位遮罩的實施例類似，然後可蝕刻基板，以移除一或多個預選區域外部區域中的未硬化的輻射可硬化光阻材料與下方的導電材料，其中一或多個預選區域包含已硬化的光阻材料。然後，進行第二個移除步驟，以從硬化的預選區域移除已硬化的光 阻材料，這樣下方的導電材料定義導電的微米級或奈米級光柵結構。
因此，本教示提供透過捲式相移遮罩(roll-type phase-shift mask)或者可替代的光遮罩藉由連續的近場(near-field)光學奈米微影術奈米圖案化基板之方法。特定方法中，近場光學奈米微影術技術使用捲式相移遮罩，此捲式相移遮罩包含堅硬圖案化的向外暴露的表面，以轉移圖案到下方的基板。藉由圓柱形堅硬相位遮罩使用光阻材料的近場曝光，允許動態及高產出量的連續圖案化，實現次波長解析度(Sub-wavelength resolution)。特定變動中，本揭露提供透過捲式相移微影術製造奈米結構之方法，奈米結構例如為透明導電電極或偏光片奈米光柵。相位微影術提供次波長級的線圖案，具有進步性的實質堅硬滾筒裝置相位遮罩的使用允許動態的連續處理。其他方法中，近場光學奈米微影術技術使用捲式光遮罩，捲式光遮罩包含堅硬圖案化的對外暴露的表面，以轉移圖案到下方基板，同樣刻形成次波長微米特徵或奈米特徵。
相應地，本教示提供基板的主要表面上的微米結構特徵之高產出量(throughput)的連續圖案化或者壓印(imprinting)，由此提供商業上可行與可擴展的微米級或奈米級裝置之生產方法，微米級或奈米級裝置例如為用於透明導 電電極或光學偏光片之奈米光柵結構。本揭露提供在基板之主要表面內或上方形成微米級或奈米級結構之方法，其中微米級結構具有延伸軸(elongate axis)、高度以及特徵間的寬度。主延伸軸指具有突出延伸尺寸的形狀。在特定方面，本揭露之奈米特徵或微米特徵關於每一各自結構的高度與寬度尺寸具有期望的縱橫比(aspect ratio)。例如，可視情況定義縱橫比為AR=H/W，其中H與W為奈米特徵或微米特徵的高度與寬度。本教示期望能夠實現高產出量的微米結構或奈米結構，其中AR大於約1，可選擇地大於約3，可選擇地大於約10。採用這種方式，本教示有能力提供期望的高縱橫比的結構，此結構具有希望的短週期或者鄰接結構間的物理距離/間隔。
特定變動中，這些技術用於透過使用進步性的基於滾筒之光刻方法製造透明電極或偏光片，透明電極或偏光片包含導電/金屬線柵或者光柵結構。「光柵結構」意味著類似金屬或單層石墨(graphene)的高導電性材料形成一種結構，此結構包含一或多個開口以允許一定波長的光線從其中通過。例如，特定的較佳方面，光柵結構包含複數個間隔的導電材料列或者離散區域，但是實質上彼此平行。鄰接列間的空間定義複數個開口，一定波長的光線通過這些開口。光柵還包含同樣間隔的第二複數個導電列，與第一複數個列具 有不同的方向，但是實質上平行。第一與第二複數個列在一或多個位置彼此交叉或接觸，以形成光柵或者網格(mesh)結構。應該注意到在較佳方面，光柵包含至少兩列以形成至少兩個開口，但是不同光柵結構的列與層的個數並非僅僅限制於兩個，而是可包含多個不同的設計與層。此外，如下所述，複數個的鄰接導電列或其他區域彼此間隔一個次波長距離較佳(距離小於目標波長或波長的範圍)，每一對列針對兩者之間的每一開口(或狹縫直徑)各自定義不同的距離，由此允許不同波長的光線從中行進。因此，導電列選擇性地包含導電金屬或單層石墨，採用這種光柵結構作為透明導電電極與/或光學偏光片，並非限制於此。
本教示之特定方面之近場光學奈米微影術可針對連續且高產出量的奈米製造製程被衡量。與先前使用軟彈性物如聚二甲基矽氧烷(polydimethyl siloxane；PDMS)作為相位遮罩的外部或唯一表面的遮罩方式相比，依照特定的較佳方面，本技術之滾筒相位遮罩(或者滾筒相位遮罩之外表面之至少部份)包含相對堅硬的聚合物，有助於在製程期間保持相位遮罩上的圖案高度。保持相位遮罩上的圖案高度在相位微影製程中被認為是非常重要的參數。因此，本技術的製程增加了製程再現性，製程再現性已知為先前已知方法之限制因素，可針對連續且高產出量的奈米製造製程被衡量。 採用這些技術，可成功地製造包含圓形或彎曲圖案以及直線圖案的各種形狀的大面積圖案。導電的線柵光柵結構形成容易透過使用與干蝕刻製程組合的此微影技術製成的透明導體。對於金屬透明導體而言，特定實施例中，基板上的金屬包含鋁，提供容易製造的低成本的導體。例如，特定變動中，可用進步性的圓柱形相移微影方法設計透明導體，以形成大面積基板上的圖案。因此，本方法為形成顯示裝置與有機太陽能電池之電極或偏光片之實踐解決方案，並非限制於此。
例如，特定實施例中，提供一種透過奈米微影術形成微米光柵或奈米光柵結構之方法，例如用於透明導電電極，奈米微影術包含於滾筒裝置相位遮罩的堅硬圖案化表面下傳遞其上包含導電材料層之基板，導電材料層具有例如輻射可硬化光阻材料之感光材料。輻射可通過滾筒裝置之撓性但是實質堅硬圖案化外部表面層被傳遞到基板，用於形成撓性但是實質堅硬圖案化外部表面層的合適材料包含聚氨酯丙烯酸酯(polyurethaneacrylate；PUA)，例如為Minuta技術有限公司出售的MINS-311RM。
對於基板上放置的待被滾筒裝置圖案化的輻射可硬化光阻材料，例如對暴露於輻射或電子束(e-beam)能量會硬化或者否則有反應的任何傳統的感光材料，例如光阻材料均被考慮，包含負與正光阻材料。至於正光阻材料(positive resist materials)，暴露給一定水平的輻射或電子束能量的區域在顯影劑(developer)中變得可溶解，而至於負光阻材料，暴露的區域交叉聯合且變得不可溶解。合適的感光(photosensitive)光阻材料包含但是並非限制於所有的g-line與i-line光阻(在約436奈米("g-line")與365奈米("i-line")處回應光譜線)，以及對於更短波場曝光光源的光阻。例如商業上從Shipley可得到的MicropositTM S1800系列，尤其MicropositTM S1805為特別合適的正光阻材料。
其他輻射可硬化液體材料包含環氧矽(epoxysilicone)、環氧前驅物(epoxy precursor；SU-8)，或者熱或光硬化的矽倍半氧烷(silsesquioxane)。特定變動中，特別合適的可硬化的液體材料包含紫外線可硬化的環氧-矽倍半氧烷(epoxy-silsesquioxane；SSQ)。透過結合必要的官能基(functional groups)到SSQ主鏈(backbone)，準確地設計與合成SSQ聚合物、(poly(methyl-co-3-glycidoxypropyl)silsesquioxanes)聚(甲基-3-環氧丙氧基丙基)半矽氧烷共聚物(TMeTEp)、poly(phenyl-co-3-glycidoxypropyl)silsesquioxanes聚(苯基-3-環氧丙氧基丙基)半矽氧烷共聚物(TPhTEp)、以及poly(phenyl-co-3-glycidoxypropyl-coperfluorooctyl)silsesquioxanes聚(苯基-3-環氧丙氧基丙基-過氟辛基)半矽氧烷共聚物(TPhTEpTFluo)。Pina-Hernandez等人所著的「用於大 面積奈米壓印的高解析度功能環氧矽倍半氧烷圖案層」(High-Resolution Functional Epoxysilsesquioxane-Based Patterning Layers for Large-Area Nanoimprinting)，2010年出版的ACS Nano第4卷第8期第4776~4784頁中描述了這些材料，此參考文獻被整體引用作為參考。一種尤其合適的可硬化的液體材料包含混合有百分之三重量比的光酸發生劑(photoacid generator)(UV-9820,Dow Corning公司)以及用丙二醇甲醚醋酸酯(propylene glycol monomethyl ether acetate；PGMEA)稀釋的epoxy-SSQ環氧基半矽氧烷(TPheny10.4Q0.1TEpoxy0.5)，以製造包含10~20重量百分比之SSQ之SSQ光阻溶液。
Pina-Hernandez等人在Adv.Mater.Comm.,DOI：10.1002/adma.200601905(2007)第1~7頁的「基於快速-熱-硬化聚(二甲基硅氧烷)的高產出量與選擇蝕刻奈米印刷及沖壓」(High-Throughput and Etch-Selective Nanoimprinting and Stamping Based on Fast-Thermal-Curing Poly(dimethylsiloxane)s)中描述了其他合適的液體可硬化材料，此參考文獻被整體引用作為參考。Cheng等人在Adv.Mater.17(11)(2005)第1419-1424頁中「基於新型環氧矽酮單體之陽離子光聚合作用之室溫、低壓、奈米壓印」(“Room-Temperature,Low-Pressure,Nano-imprinting Based on Cationic Photopolymerization of Novel Epoxysilicone Monomers”)中更描述了其他合適的液體可硬化材料。同樣考慮本領域中已知或待發現的其他可硬化感光聚合材料尤其是光阻材料。透過從旋模法(spin casting)、旋塗法(spin coating)、噴墨法(ink jetting)、噴塗法中選擇的一種製程與或透過凹版印刷(gravure)應用方法，液體感光可硬化材料被應用到基板的主要表面，基板具有之前施加的導電材料(在暴露於相位遮罩滾筒之前)。
基板上放置的高導電材料(輻射可硬化光阻材料下方)可選擇地包含單層石墨(graphene)、鋁、金、銅、銀、及其組合(combination)與合金，但是任何其他金屬或者導電材料也可用於此目的。可採用任意傳統的方式沈積金屬或單層石墨。例如，金屬可透過物理氣相沈積(physical vapor deposition；PVD)、化學氣相沈積(chemical vapor deposition；CVD)、真空金屬噴鍍(vacuum metallization)、蒸鍍(evaporation)或者濺射(sputtering)以及用於在基板上形成金屬層的其他傳統技術被沈積於基板上。本領域之技術人員可選擇已知的任意基板，例如基於玻璃之基板或聚合體之基板。例如，合適的基板可選擇性地包含二氧化矽(silicon dioxide)、矽、任意金屬基板，例如薄金屬板或金屬箔(metal foil)、或者金屬化塑膠、聚合物，如聚對酞酸乙二酯(polyethylene terephthalate；PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯 (polyethylene naphthalate)或者聚2,6-萘二甲酸乙二酯poly(ethylene2,6-naphthalate)(PEN)、矽氧烷(siloxane)、聚碳酸酯(polycarbonate)等，並非限制於考慮這些例子。
上面已經看到，滾筒裝置可由中空圓柱核心形成，以及可由石英或其他材料形成，這些材料對於穿透圖案化的外表面從圓柱內部發射的輻射透明。在其他方面，滾筒相位遮罩的核心具有形成的一或多個狹縫或孔徑，以在相位遮罩之外層與下方基板之間提供更大的接觸或者為下方提供更好的輻射傳輸。
輻射源或電子束產生器被放置於滾筒裝置內部(或者引導自外部來源)以引導與/或產生穿透堅硬圖案化表面的一或多個區域的輻射，並且此輻射傳遞到輻射可硬化光阻材料，從而硬化基板上輻射可硬化光阻材料的一或多個預選區域。從以下組成的集合中選擇輻射：光化輻射(actinic radiation)，類似紫外線輻射、電子束(electron beam；e-beam)及其組合。從以上可看出，特定的其他實施例中，一或多個反射器部件被放置與滾筒裝置內，這樣向滾筒裝置方向引導輻射，以及輻射被反射器部件反射通過圖案化表面以在基板上形成圖案。
相位微影術一般沿遮罩結構的邊緣產生閉合的環狀線圖案，因此依照本教示之特定方面，產生特別的遮罩 設計(相位遮罩之圖案化表面)，以創建連接良好且可再現的網格圖案，因為特定的早期技術無法產生連接良好(well-connected)且可再現的柵圖案(grid patterns)以適合用作電極或濾光器的光柵。因此，已經設計出特別的遮罩設計，以製造期望的聚合相位遮罩之圖案化表面，產生連接良好的具有各種預選週期的網格圖案。製造的10微米週期的透明金屬電極表現出大約85%的透射率與57歐姆/平方(Ohm-square；Ω/□)的片電阻，30微米週期的樣本則表現出值為95%的透射率與160Ω/□的片電阻。透過增加金屬線的厚度則可實現片電阻的降低，同時保持橫向尺寸(lateral dimensions)。
暴露於輻射以後，然後基板被選擇性地蝕刻以移除包含已硬化光阻材料的一或多個預選區域外部區域中未硬化的輻射可硬化光阻材料以及下層的導電材料。蝕刻包含傳統的電漿蝕刻或濕蝕刻製程，包含微電子製造領域中已知的各種蝕刻製程。接下來，從一或多個硬化的預選區域中移除已硬化的光阻材料，這樣下方的導電材料定義一或多個金屬微米級或奈米級特徵，能夠用作透明導電電極之導電光柵。
其他變動中，提供導電的微米光柵或奈米之形成方法，其中使用滾筒裝置之處理期間，從基板上省略導電材料。相反地，在基板上輻射敏感硬化材料中形成圖案以後， 施加金屬或導電材料。一個這樣的實施例中，此方法包含在滾筒裝置的堅硬圖案化表面下方傳遞其上放置有輻射敏感材料的基板(沒有任何下層導電材料)，材料例如為可硬化的光阻材料。這種滾筒裝置包含上述實施例中討論的光遮罩或者相移遮罩。
輻射或電子束能量被引導或者通過堅硬圖案化表面的一或多個區域。特定變動中，輻射通過堅硬圖案化表面的一或多個區域，到達輻射可硬化光阻材料，從而硬化基板上輻射可硬化光阻材料的一或多個預選區域。一個實施例中，滾筒裝置內部放置的輻射源產生輻射。在可選擇方面，通過堅硬圖案化表面的一或多個區域的輻射可被滾筒裝置內部放置的反射器部件反射。因此，內部的反射器部件將用於滾筒裝置的外部來源的輻射反射，穿過堅硬圖案化表面的一或多個區域。
然後，在包含已硬化光阻材料的一或多個預選區域的基板上，施加金屬或其他導電材料。可採用任意傳統方式施加這種導電材料，如導電金屬或單層石墨。例如，可透過物理氣相沈積(PVD)、化學氣相沈積(CVD)、真空金屬噴鍍(vacuum metallization)、蒸鍍(evaporation)或者濺射(sputtering)等方式在基板上沈積金屬。這種金屬施加涉及導電材料定向施加到已硬化的光阻材料。
此方法更包含沿一或多個預選區域外部的區域上的導電材料層蝕刻基板，以移除未硬化的輻射可硬化光阻材料，其中一或多個預選區域包含已硬化的光阻材料(換言之，移除未硬化光阻材料所對應的區域的導電材料)。由此導電材料在基板上定義一個導電光柵結構。
其他變動中，本揭露提供基板之微米圖案化或奈米圖案化之方法，基板包含其上放置的正光阻輻射敏感材料。與上述那些實施例類似，在滾筒裝置(或者光遮罩或者相移遮罩)的堅硬圖案化表面下方傳遞基板。輻射或電子束能量通過滾筒裝置的堅硬圖案化表面的一或多個區域。特定變動中，複數個通過堅硬圖案化表面的一或多個區域，到達輻射敏感的正光阻材料(positive resist material)，從而暴露給輻射或電子束能量的正光阻材料的一或多個預選區域能夠透過顯影劑(developer)被移除，而預選區域外部未暴露的區域在出現顯影劑的情況下(暴露期間)保持完好無損。因此，此方法包含暴露基板給顯影劑，以移除正光阻材料的暴露區域，從而在基板的表面上形成圖案，而未暴露給輻射的區域則保持完好。在一些特定方面，此方法更包含在暴露給顯影劑以前，施加導電材料到表面，這樣暴露給顯影劑可移除導電材料以及下方暴露給輻射的正光阻材料。其他實施例中，基板包含放置於正光阻材料下方的導電材料，這樣當在滾筒 裝置下傳遞基板時，基板被暴露給輻射，然後暴露給顯影劑，移除暴露給輻射的正光阻材料，下方的導電材料保持完好。依照任意這些方法，形成定義導電光柵結構的圖案化導電材料。這種方法對於捲對捲光刻的特定變動中尤其有效，因為光阻線圖案可被溶劑或顯影劑清洗，而不需要電漿干蝕刻。
透過近場相位光學奈米微影方法製造的週期奈米級金屬線柵或光柵形式的透明金屬電極具有高的光學透明度與良好的導電性。透過調整滾筒相位遮罩之堅硬圖案化表面改變金屬柵結構中的導電材料線寬與厚度，可獨立地調整這些特性。此外，透過捲對捲製程可製造這種透明金屬電極，以實現低成本與可擴充製造(scalable manufacturing)。由於在形成期間透過改變電極的金屬柵結構的線寬與厚度，可獨立調整包含高光透明度、良好導電率以及機械撓性這些卓越的特性與多功能性，這種具有金屬奈米結構的透明導電電極(transparent conductive electrodes；TCE s)可期望代替傳統的氧化銦錫(ITO)電極。此外，由於表面電漿共振(surface plasmon resonance；SPR)的激發，這種金屬奈米結構的透明導電電極具有獨特的光學特性，透過金屬奈米光柵以增強有機半導體之吸光率，導致功率轉換效率相對比較氧化銦錫電極裝置增加。
依照本教示之特定方面，依照本教示之近場光學 相位奈米微影方法可製造用於光譜濾光裝置的共振器(resonator)或者其他濾光結構。共振器結構包含導電光柵結構與介電材料。介電材料可在形成共振器結構以後被施加。導電光柵結構包含至少兩個開口，能夠傳輸部份電磁波譜以產生具有預定波長範圍的濾波輸出。
特定方面中，第一光柵結構(例如，柵或網格圖案)係透過本揭露之相位微影術形成於基板之主表面上。一個例子中，例如『第5圖』所示，光柵圖案200形成於具有主表面204之基板202上。光柵圖案係由導電材料例如薄的金屬膜形成。複數個實質平行的這種薄膜導體材料的列208形成於主表面204上。此外，如之前以上所述，雖然『第5圖』未表示，特定的較佳方面中，光柵結構更包含一或多個額外的列，與列208交叉以形成柵或網格圖案。光柵圖案200中的複數個列208可選擇性地包含導電金屬，例如金或鋁或其他高導電材料如單層石墨。特定變動中，鋁或單層石墨為列208的較佳導電材料。
基板202上形成的金屬列的柵或光柵圖案200定義週期「p」(從第一列214的第一側212到第二鄰接列218之第一側216定義的距離)。鄰接的列208間的距離「d」被視為開口(或者孔徑或者狹縫)。應該注意到距離「d」透過光柵圖案200變化，其中d表示為d=p-a。金屬列208具有高度 「h」，每一金屬列208的寬度為「a」。f=a/p定義工作週期。週期性指光柵圖案中一對列之間的至少一個週期(p)，但是在光柵圖案中對於重複週期(p)通常多於兩個開口。一個代表性實施例中，兩個列208間的週期(p)為大約700奈米，每一列208的寬度a為大約70奈米，以及每一金屬列208之高度(h)為大約40奈米。因此，例如透過調整金屬列的寬度a與週期(p)，可設計高透明度的共振器結構，這樣不同波長的光線可透過開口d被傳輸。透過調整形成列208的金屬材料的膜的厚度(h)，同樣可實現高電導(conductance)。這種光柵圖案200提供高靈活性的設計，可便於針對不同的性能標準進行定製。
因此，共振器結構可產生具有預定波長範圍的濾波輸出。依照本教示之特定原理，導電光柵結構的週期性與傳輸的預定波長範圍有關。例如，特定實施例中，濾波輸出的預定波長範圍係處於可見光範圍，具有從青色(cyan)、黃色、洋紅(magenta)、紅色、綠色、藍色及其組合的集合中選擇的一種顏色。
在多個方面，本揭露提供具有多種尺寸、方向(orientations)、形狀及配置的多種微米結構特徵之形成方法，尤其光柵結構可用作共振器結構。在多個方面，本揭露之方法可被用於形成線光柵共振器、電極與/或偏光片，具有至少一個微米級與/或奈米級特徵(例如，定義多層光柵 結構之奈米光柵)。這種光柵奈米結構可具有多種不同的形狀以適合終端應用，舉例如下。合適的線柵偏光片具有小於約1微米的週期(即，第一特徵與第二特徵間的間隔/距離，例如請參考『第5圖』)，適合偏光與/或過濾可見的電磁能量波(波長範圍從約400奈米到約800奈米)到紅外輻射(IR)(波長範圍從約0.75微米到約1毫米，包含約1微米到約10微米的近紅外)。次波長光柵結構尤其適合電漿共振器裝置，這意味著光柵尺寸的一或多個小於裝置所過濾的一個波長或一個波長範圍(例如，次波長光柵意味著用於可見光的光柵結構具有一或多個尺寸，其尺寸小於0.7微米，小於約200奈米較佳)。本教示之次波長金屬光柵形式之線柵或光柵結構對代替傳統的偏光濾光片是一個有吸引力的機會，因為他們可在寬波長範圍上傳輸的橫向磁場(transverse magnetic；TM)偏光光線與反射的橫向電池(transverse electric；TE)偏光光線間提供高消光比(extinction ratio)。
如Kaplan等人在Appl.Phys.Lett.99,143111,2011之「奈米轉印製造的可調傳輸帶寬之高效共振彩色濾光片」(High Efficiency Resonance-Based Color Filters with Tunable Transmission Bandwidth Fabricated Using Nanoimprint Lithography)中所描述的，透過在一組介電層的頂部上製造次波長金屬光柵，可獲得光譜濾波器，此文獻可被結合作為參 考。在特定方面，在藉由光共振製程中，至少局部出現濾波。顯示裝置包含顯示畫素，顯示畫素包含透過光學共振用於濾光之電漿共振器結構。電漿共振器結構包含導電光柵結構與主動材料，例如光作用(photoactive)材料或介電材料。導電光柵結構包含至少兩個開口，能夠傳輸顯示裝置產生的電磁光譜的一部份。電磁波可透過兩個或多個開口傳輸，以藉由光學共振產生具有預定範圍波長的經過過濾或偏光的輸出。特定變動中，這種顯示裝置為液晶顯示裝置。共振器結構可用作這種液晶顯示裝置之畫素中的透明導電電極與偏光片。
特定變動中，金屬柵形式的透明電極可用於遮蔽第一範圍波長的電磁波，同時傳輸第二不同範圍波長的電磁波。這種結構對短波長的電磁輻射透明(例如，可見光)，但是可阻擋較長波長的電磁輻射。例如，金屬柵可遮蔽微波與/兆赫波(THz wave)，卻允許可見光通過此結構。這些實施例中，金屬線寬度與線之間的間隔不需要相對較小，例如半微米(0.5μm)線寬與線之間5毫米的間隔可用於這種柵結構，本領域之技術人員可意識到尺寸與間隔可根據待遮蔽的電磁波長而變化。
請參考『第1a圖』與『第14a圖』，圖中表示滾筒光刻方法之一個實施例之示意圖，用於在移動基板上連續圖案化微米大小的線圖案。第一技術為捲到捲接觸光刻 (roll-to-roll contact photolithography；r2rCP)技術300，在連續製程中圖案化光阻柵線。基板310具有主表面，主表面上放置有導電材料層312。導電材料層312上方放置光阻材料314。包含光阻材料314的基板310通過滾筒光遮罩320下方。滾筒光遮罩320為撓性，並且包含圖案化表面322。圖案化表面322包含複數個區域，這些區域包含類似鉻的材料，對於一定波長的輻射的傳輸不透明。因此，僅僅不透明非傳輸區域間的圖案化表面322的特定區域能傳輸輻射或電子束能量。滾筒光遮罩320更包含內部放置的輻射源，即紫外線輻射燈324。以上可看出，在其他實施例中，如果光阻材料314對電子束能量反應，這種能量源反而可為電子束產生器。此外，這種輻射產生器可為放置於滾筒裝置內部的反射器部件。因為具有光阻材料314的基板310通過滾筒光遮罩320下方，建立光遮罩圖案化表面322與基板310之輕微接觸，同時紫外線輻射被發射通過光遮罩320的傳輸部以硬化光阻材料314。此後，透過本領域已知的任意傳統蝕刻製程，可移除包含已硬化光阻材料314之區域以外區域中基板310表面上的導電材料312。然後移除已硬化的光阻材料314(請參考『第1c圖』的製程)，從而形成導電材料柵或光柵圖案。
因為『第1a圖』與『第14a圖』所示的製程不涉及光阻材料的滾印(imprinting)與脫模製程(demolding process)，所以產出量可比傳統捲對捲(R2R)微米滾印(microimprint)或奈米滾印(nanoimprint)製程高的多。此外，這種製程可避免傳統光刻與奈米滾印製程中經常發現的缺陷生成，因為這種製程僅僅涉及遮罩的圖案化表面與基板上放置的光阻材料的輕微接觸。在使用365奈米紫外線二極體來源的一般接觸微影術中，可實現0.5到2微米(micron)的解析度。例如，如『第14b圖』與『第14c圖』所示，這種技術生產的線寬圖案微大約880奈米的級別。透過使用更短的波長輻射，可生產更小的線寬。此技術用於在覆鋁的塑膠或玻璃基板上產生光阻柵圖案，然後干蝕刻(或者易控制的濕蝕刻)製程用於蝕刻鋁膜為線柵圖案326。最後透過溶劑移除光阻柵遮罩(請參考『第1c圖』)。
請參考『第1b圖』與『第2a圖』，圖中表示滾筒光刻方法400之第二實施例，用於在移動基板410上連續圖案化線圖案。這種變動中，可製造1微米以下以及接近幾百奈米的柵線寬度，涉及的滾筒光刻技術使用彈性相位遮罩420以產生次波長特徵，用於基板410上投射的(cast)可硬化光阻414層上。此技術可用於與捲對捲製程結合以提供光刻技術，以在連續製程中圖案化光阻柵線。因此，基板410包含主表面，主表面包含置於其上的導電材料層412，導電材料層412具有光阻414材料。具有光阻材料的基板410通過實質圓 柱形滾筒相位遮罩420的下方。如上所述，相位遮罩420為透明光遮罩，具有表面浮雕(relief)結構以產生光相移。滾筒相位遮罩420包含彈性材料作為內部緩衝(cushion)層430，但是滾筒相位遮罩420包含堅硬的外部圖案化表面422，經過具有光阻414的基板410。當相位遮罩420的圖案化表面422的凸起特徵的高度被選擇為介電質的波長的一半時，凸起的邊界將產生零光場，實際為正負場間的過渡區域(『第1b圖』)。
滾筒相位遮罩420更包含內部放置的輻射源，即紫外線輻射燈424。因為具有光阻414的基板410經過滾筒相位遮罩420下方，可選擇性地建立光遮罩圖案化表面422與基板410的接觸，同時紫外線輻射被發射穿過相位遮罩420的部份。此後，透過本領域已知的任意傳統蝕刻製程，可移除具有已硬化光阻414之區域外的區域中基板410的表面上的導電材料412。然後，光阻414被移除(請參考『第1c圖』所示之製程)，從而形成導電材料柵或光柵圖案426。這種新技術不僅為移動撓性基板提供快速的圖案化速度，還為下方的基板表面與滾筒遮罩表面間提供非常輕微的接觸，從而確保基板甚至那些包含預製功能元件的基板的機械完整性。
『第2a圖』至『第2d圖』同樣表示本教示之特定方面中用於捲軸式相移微影術之試驗示意圖。『第2a圖』 為採用滾筒相位遮罩之用於相位微影術之設備500之示意圖。『第2b圖』為這種裝置之試驗裝備的照片。這種裝備包含捲軸式相位遮罩、xyz-平台、基板移動單元以及紫外線曝光單元。雖然難得的是塗佈光阻到基板上以及顯影可透過傳統的處理模組自動處理，在進行的試驗中，則手工完成光阻塗佈與顯影製程。對於捲軸式相位遮罩510，如『第3a圖』更詳細的表示，90奈米直徑的中空石英圓柱體512用作滾筒裝置的核心。應該注意到這種圓柱體512僅僅是代表性的，也考慮其他的直徑與材料。這些製程中來自紫外線或其他輻射源的準直(Collimated)光線較佳。尤其石英圓柱體512具有形成於其中的選擇的孔徑或者狹縫514，以避免輻射暴露未與滾筒表面524上的相位遮罩或光遮罩510接觸的基板522上的光阻520的其他部位。彈性材料如聚二甲基矽氧烷(PDMS)的低彈性係數層可纏繞為緩衝層526，圍繞石英圓柱體512之外周，用於遮罩510與基板522塗佈的光阻520之間的保角(conformal)接觸。雖然聚二甲基矽氧烷(PDMS)本身可為相位遮罩510，但是可能潛在地被用於保角接觸的垂直施加的力變形。因為圖案高度在相位微影術中非常重要，認為低彈性係數材料製造的相位遮罩510不能在捲軸式連續系統中產生足夠的結果。為了避免相位遮罩510變形，更堅硬的層，例如包含聚氨酯丙烯酸酯((PUA)(MINS-311RM),Minuta Tech.) 的聚合模具層用於在滾筒裝置500的外周表面上制定相位遮罩圖案化表面524。
為了形成相位遮罩堅硬圖案化外部層，少量(大約0.1到大約0.5毫升)的紫外線可硬化聚氨酯丙烯酸酯預聚物被滴散於矽主體(silicon master)上，支撐的聚對酞酸乙二酯(PET)膜被仔細地放置於表面頂部以形成保角接觸。為了硬化，在大約100毫瓦/平方公分(mW/cm2)的強度下，膜模具被暴露給紫外線(大約250奈米到大約400奈米)10秒。紫外線硬化以後，從主體上剝離聚氨酯丙烯酸酯模具，具有大約320MPa的係數，為避免變形的足夠係數，而堅硬聚氨酯丙烯酸酯外部圖案表面下方的彈性聚二甲基矽氧烷(PDMS)緩衝層(2MPa的係數)則容易變形。
經過改造的紫外線源(CS2010,Thorlabs)530被安裝於中空石英圓柱體滾筒裝置核心512的內部。波長固定為大約365奈米，強度透過控制器在0到大約200毫焦耳/平方公分(mJ/cm2)的範圍內調節。一種例如Shipley MicropositTM1805(包含丙二醇甲醚醋酸酯(propylene glycol monomethyl)、甲酚酚醛型環氧樹脂混合物(mixed cresol novolak resin)、含氟脂肪酯聚合物(fluoroaliphatic polymer esters)以及偶氮光敏化合物(diazo photoactive compound))之i-line正型光阻在基板上以4,000每分鐘轉數(rpm)旋轉 噴塗大約30秒，其中基板包含導電金屬層(鋁)。在95℃烘烤1分鐘以後，光阻塗佈的鋁基板被放置於移動平台上，提升移動平台，直到基板上塗佈的鋁與光阻接觸捲軸相位遮罩(roll phase mask)為止。由於這種接觸，沿垂直方向向圓柱體軸線移動的平台旋轉捲軸相位遮罩，因此出現連續的製造系統。具有適當強度的暴露樣品被MIF-319(Shipley)顯影大約1分鐘。
如『第3a圖』所示，本揭露特定方面的捲軸式相位遮罩510包含五個部件，即紫外線源530、石英圓柱體核心512、形成於石英圓柱體核心512中的狹縫514、緩衝層526以及更堅硬的圖案化外部表面524層。為了使得紫外線沿狹縫的方向均勻，一個準直透鏡(collimated lens)被安裝於內部放置的紫外線發光二極體來源上。緩衝層526的變形使得捲軸式相位遮罩510沿狹縫(寬度為1毫米)514略微變平，由此可實現部份的板對板接觸。透過旋轉重建捲軸遮罩之部份。由於這種變形，相位遮罩510的接觸部位可被視為類似正常相位微影術，紫外線強度表示在相位遮罩結構的邊緣處大約為零值。
『第3b圖』中的掃描電子顯微鏡影像表示製造的光阻線圖案，具有圓頭的三角形狀，形成的結構中底部寬度為250奈米，頂部為次100奈米寬度。如『第3c圖』與『第 3d圖』所示，各種形狀的遮罩可被應用並且產生各種迴路的線圖案。此製造方法的再現性(Reproducibility)高達90%，與類似結構的先前領域的形成技術相比進步顯著。
『第4a圖』、『第4b圖』、『第4c圖』、『第4d圖』以及『第4e圖』表示透過使用例如『第1b圖』與『第2a圖』所示的圖案化光阻遮罩，藉由捲對捲(R2R)相移微影術以圖案化光阻柵圖案與電漿蝕刻鋁膜之組合所獲得的初始結果。『第4a圖』、『第4b圖』、『第4c圖』以及『第4d圖』表示經過這種處理以後，分別在10微米、30微米、50微米以及70微米透過捲對捲(R2R)相移微影術與鋁干蝕刻所製造的鋁柵的SEM。『第4e圖』表示從『第4a圖』、『第4b圖』、『第4c圖』以及『第4d圖』中的不同柵尺寸的樣品中測量的光透射率。透過調整柵的幾何形狀，可方便地獲得大於80%及超過90%的透明度。測量的片狀電阻的範圍從50歐姆到超過800歐姆每平方(ohm/square)。這些值適合各種應用，並且容易透過改變柵的尺寸與導電材料的厚度進行調整。
線柵透明導體可用作具有高透明度與導電性之透明導體電極(TCE)。透明金屬電極可使用本文描述的特定相移微影技術並且結合以下兩點設計考慮被製造：1)金屬網格的線寬被設計為次波長以提供足夠的透明度且最小化光散射與反射；2)網格的週期被選擇為亞微米(submicron)以保證 來自有機半導體的電流收集(current collection)的均勻度。這種網格用作透明金屬電極的主要部份。一旦某些線由於製造製程的一或多個缺陷變為斷開連接，正交網格保證主要光柵線的電連通性。金屬光柵的最佳週期可透過考慮聚(3,4-亞乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)：poly(styrenesulfonate)(PEDOT：PSS))的片電阻被確定，反過來當收集光電流時，判定鄰接金屬線之間的電壓降。假設裝置面積為0.1平方公分，透過考慮整個裝置區中特定週期光柵的金屬線的數量，可估計裝置區的總的電壓降。如果假設總的電壓降為大約10毫伏，然後可判定最佳週期。
如『第7a圖』與『第7b圖』所示，導電聚(3,4-亞乙二氧基噻吩)(PEDOT)傳輸層製造的有機光電(photovoltaics；OPVs)的陰影區中，可發現透明金屬電極的最佳週期。『第7b圖』表示多層光電結構，包含聚對酞酸乙二酯(PET)基板上形成的聚(3,4-亞乙二氧基噻吩)上的銅網格電極或傳統氧化銦錫電極。這種結構包含聚(3,4-亞乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT：PSS)層、P3HT與PCBM層以及包含氟化鋰/鋁(LiF/Al)的反電極(counterelectrode)。電壓對電流密度係針對兩種銅網格電極與氧化銦錫電極光電結構。越接近『第7a圖』的左下角，光電性能則越好。紅色 區100外部，透明金屬電極仍然能夠收集產生的光電流，但是效率降低。使用圖案化的銅網格電極的初始結果與使用傳統氧化銦錫電極表現處類似的性能(請參考『第7b圖』)。如M.-G.Kang、M.-S.Kim、J.Kim以及L.J.Guo所述，「使用奈米轉印的透明金屬電極的有機太陽能電池」("Organic solar cells using nanoimprinted transparent metal electrodes")Adv.Mater.,vol.20,pp.4408-4413,2008。透明金屬電極奈米圖案化金屬光柵的最佳週期可根據聚(3,4-亞乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT：PSS)層的片電阻被計算。在特定區域內選擇金屬光柵週期與PEDOT片電阻可造成光電流的損失微不足道並且提高有機太陽能電池(organic solar cell；OSC)性能。
特定變動中，依照本教示之近場光奈米微影方法製造大面積的透明金屬電極，其固有的高解析度與高產出量非常適合這種形成方法。透明金屬電極的製造細節在以下檔案中加以描述。M.-G.Kang、M.-S.Kim,J.Kim以及L.J.Guo的「使用奈米轉印的透明金屬電極之有機太陽能電池」("Organic solar cells using nanoimprinted transparent metal electrodes")Adv.Mater.,vol.20,pp.4408-4413,2008；M.-G.Kang以及L.J.Guo的「奈米轉印半透明金屬電極及其在有機發光二極體中的應用」("Nanoimprinted semitransparent metal electrodes and their application in organic light emitting diodes") Adv.Mater.,vol.19,pp.1391-1396,2007；以及發明名稱為捲到捲奈米轉印微影術(Roll to Roll Nanoimprint Lithography)之Guo等人的美國專利No.8,027,086，這些檔案在本文中被引用作為參考。例如，可為主光柵採用的製造模具具有700奈米週期以及70奈米的線寬。具有10微米週期與400奈米線寬的第二光柵可用於保證主光柵的電連通率，同時最小化透射率的損失。金屬膜的奈米級圖案化提供一種高透明度的導電電極，其透射比與商業上可用的標準氧化銦錫電極類似。
這種透明導電電極(TCE)可包含藉由相移微影術製造的週期性奈米級金屬線柵，具有高的光透明度以及良好的導電性。此外，與氧化銦錫不同，透過改變圖案化相位遮罩表面對應的金屬柵結構中金屬線寬度與厚度，可獨立地調整這些特性。這種透明導電電極(TCE)還表現出極大改善的機械可撓性與耐久性。由於表面電漿子共振(surface plasmon resonance；SPR)的激發，不僅金屬電極提供優秀的光學透射率與導電性，奈米級金屬奈米線結構表現出獨特的光學特性，可用於特別設計的電漿材料濾光片與偏光片。
例如，奈米級圖案化金屬膜提供高透明度的導電電極，其透射率類似於『第8a圖』所示的商業可用的標準氧化銦錫電極。圖中表示使用金、銅及銀的高透明度的金屬電極，但是其他金屬也可用於此目的。『第8b圖』表示根據不 同的片電阻，可見範圍中金屬電極的平均透射率的一般行為。這種情況下考慮120奈米線寬的透明金屬電極。如『第8b圖』所示，金屬電極的片電阻可減少到小於幾歐姆每平方，平均透射率僅僅降低很少。這個特性是相對氧化銦錫電極的另一優點，氧化銦錫電極中片電阻必須妥協以實現高透射率。
『第9a圖』、『第9b圖』以及『第9c圖』所示的簡單彎曲測試結構可證實，依照本教示之特定相移微影技術製造的銅光柵電極比傳統的氧化銦錫電極更可撓。『第9a圖』表示正規化電導對銅線網格(●)與氧化銦錫電極(■)之曲率半徑之倒數。『第9b圖』表示氧化銦錫電極的SEM影像，而『第9c圖』表示彎曲測試後的銅網格電極。與銅網格結構對比，氧化銦錫因為彎曲嚴重斷裂。透明的銅電極光柵或網格的情況下，可彎曲到大約3毫米的曲率半徑，電導不會劣化。另一方面，氧化銦錫甚至在大約30毫米的半徑處表現出電導降低，由於彎曲後在20毫米級別氧化銦錫膜中的微裂紋，電導可達到接近零。因此，依照本教示之特定方面形成的透明導電電極證實了優秀的可撓性與耐久性。
使用金屬轉移印刷技術製造的奈米圖案的金屬電極可延伸到成本有效與大面積的製造，例如使用撓性模具的捲對捲奈米轉印(roll-to-roll nanoimprint lithography；R2RNIL)。例如，依照本揭露之特定方面，使用捲對捲轉移印 刷製程，在大面積聚對酞酸乙二酯(PET)基板上成功完成奈米級金屬(例如，金)光柵。
作為應用，金屬透明電極係透過製造網格圖案的金屬光柵被顯影。理論上，『第10a圖』所示的完美棋盤格式的相位遮罩應該形成的網格圖案。在光遮罩與矽主體的實際製造製程中，然而被顯影的圖案的頂點透過顯影變圓。變圓過程可透過使用薄層的光阻(PR)被最小化，然而即使使用這種修正，仍然觀察到兩個方形的頂點間有幾百奈米的間隙，如『第10b圖』所示。業界發展了一種遮罩的新設計，以解決與這種相位遮罩有關的問題。基於『第10c圖』與『第10d圖』所示的仿真結果(Comsol multiphysics軟體)，鄰接結構之間審慎的小間隙(大約300奈米)能夠確保他們之間的連接。為了仿真600奈米的寬度以及600奈米的間隔的正常樣本，使得黑點的寬度為200奈米。另一方面，『第10d圖』的經過修正結構的情況下，兩個黑點被合併起來，相對寬的黑點被表示為大約300奈米的寬度。為了應用這種仿真結果到試驗，用脫位的方形設計經過修正的棋盤格式遮罩。透過步進製程獲得兩個鄰接方形間的小間隔(大約300奈米)。『第10e圖』表示透過在圖案中使用這種步進之5次之圖案減少製程的示意圖。兩個方形間的重疊長度與間隔分別被固定為15微米與1.5微米，降低為3微米與300奈米。雖然固定這些數 值，但是透過網格圖案的目標週期決定方形的邊長。『第10f圖』與『第10g圖』中，圖中表示作為相位遮罩的製造的PUA模具，具有30微米的週期。用於相位遮罩的相位模具的高度係透過圖案化材料的折射率與使用的紫外線的波長被判定。表示為h=λ/(2△n)，其中λ為紫外線的波長，△n為相位遮罩與周圍環境間的折射率的差值。這裡，PUA相位遮罩為375奈米，因為PUA在其硬化時具有1.49的折射率。沒有被未烘焙的光阻層造成的外部物理刮擦以及污染的情況下，這種PUA相位遮罩可使用超出500次。
進一步使用干蝕刻，於玻璃基板上製造兩個不同週期的鋁網格圖案，如『第11a圖』(10微米週期)與『第11b圖』(30微米週期)所示。鋁蝕刻係透過磁場在BCl3/Cl2電漿-增強中完成。鋁層蝕刻製程包含兩個步驟。第一步驟包含在100瓦特的射頻功率以及10mT的工作壓力下，使用40標準狀態立方公分每分(sccm)的BCl3蝕刻原生鋁氧化物(native aluminum oxide)5秒。第二步透過BCl3改變為20sccm並且增加6sccm的Cl2，採用與第一步驟相同的射頻功率與工作壓力蝕刻鋁層。氦氣與氬氣分別保持50sccm與20sccm的流量，第二步驟的蝕刻時間分別針對目標蝕刻厚度被控制在40奈米20秒、60奈米30秒以及80奈米40秒。光阻S1805對鋁的蝕刻選擇性高於1：1，因此蝕刻以後使用光阻移除器 (PR-remover)移除鋁圖案頂部上的光阻。依照仿真的預期，兩個方形的重疊部份與較厚的寬度連接較好。『第11c圖』表示連接部份，具有大約360奈米的寬度，大約是單線寬度170奈米的兩倍。由於光源大小與線性運動系統的衝程(stroke)的限制，這個試驗中的圖案化面積被限制為1公分乘1公分的面積(1cm by 1cm)，但是證實了這種技術可擴展到極大的面積製造中，例如第12世代液晶顯示面板製造(3350毫米乘3950毫米)。採用這種技術製造的大面積樣品如『第11d圖』所示。因為透明度為大約90%，裸眼看起來幾乎透明。這點得到金屬網格圖案的開口面積的簡單計算的支撐；10微米與30微米週期樣本的開口部份分別為95%與98%。
『第12圖』表示針對各種條件的曝光強度與顯影時間所得到的試驗資料。這些試驗結果可被分為六類：曝光不足(under exposing)、反向圖案(reversed pattern)、顯影條件不足(under developed conditions)、最佳圖案化、超出顯影條件以及過曝(over exposing)。這個試驗中，曝光強度與紫外線強度成比例，因為曝光時間遵從固定的基板的移動速度。曝光強度的範圍為25至45毫焦每平方公分(mJ/cm2)，顯影時間為50至75秒。隨著紫外線減弱，觀察到反向圖案。從第二欄，隨時間變化，顯影的進展係從連接部到方形的中央。由於這個現象，圖中表示短顯影時間的情況下方形中央 的剩餘光阻，即使紫外線曝光強度的水平合適，在顯影過度的情況觀察到斷開的圖案。
針對透明金屬電極上的性能測試，測量六個不同樣品的透射率與片電阻。如『第13a圖』所示，網格圖案的透射率受其週期控制，依照厚度沒有顯著差別。不考慮厚度的情況下，10微米週期的圖案具有大約85%的透射率，30微米週期的圖案具有92%的透射率。這些數值略小於開口區的計算結果。在顯影與蝕刻製程期間認為會出現小缺陷，同樣也認為這是透射率降低的原因。每種情況的片電阻可透過簡單的歐姆法則被計算，由『第13b圖』的藍色條表示。根據計算的數值，可意識到片狀電阻與週期成比例，與金屬厚度成反比例。為了測量片電阻，金屬墊以兩種不同的距離(100微米與200微米)被沈積於每一金屬網格圖案上。透過解仿真方程，其中仿真方程可消除接觸電阻項，測量網格圖案的片電阻，這些數值如『第13b圖』所示。一對金屬線斷開連接或者其他的測量錯誤導致測量值與計算值之間的一定數量的誤差。對於六個取樣，測量的片電阻位於57至195歐姆每平方(Ω/□)的範圍。與100奈米厚的氧化銦錫的一般大約80Ω/□的片電阻相比，依照本教示之特定方面製造的金屬透明電極對於代替傳統氧化銦錫電極是可行的。
因此，本揭露提供簡單的用於製造次波長級別圖 案之光刻方法。此外，這種微影技術可用於依照本教示之特定方面製造透明的金屬電極。本微影形成方法可用於多種基板上的較大圖案面積，由此該技術可被應用到大面積的裝置、撓性顯示器等。此外，當使用本教示之特定方面之相移微影方法時，可在大面積上實現無殘餘層之次波長級圖案，從而克服光刻與捲對捲轉印之限制。
雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

Claims (31)

  1. 一種導電微米光柵或奈米光柵結構之形成方法，包含：在一滾筒裝置之一堅硬圖案化表面下方傳遞一基板，該基板包含一層導電材料，該導電材料層上放置有一輻射可硬化光阻材料；引導來自該滾筒裝置內部的輻射通過該堅硬圖案化表面的一或多個區域到達該輻射可硬化光阻材料，從而硬化基板上的該輻射可硬化光阻材料的一或多個預選區域，其中輻射或者係由該滾筒裝置內部放置的輻射源產生，或者輻射被該滾筒裝置內部放置的一反射器裝置反射，該反射器裝置將來自該滾筒裝置處定向的一外部來源的輻射反射；移除該一或多個預選區域外部的區域中未硬化的光阻材料與下層的導電材料；以及移除該一或多個預選區域的已硬化光阻材料，這樣下層的導電材料定義導電微米光柵或奈米光柵結構。
  2. 如請求項1所述的導電微米光柵或奈米光柵結構之形成方法，其中傳遞步驟更包含用該輻射可硬化光阻材料接觸該堅硬圖案化表面。
  3. 如請求項1所述的導電微米光柵或奈米光柵結構之形成方法，其中傳遞與引導輻射係彼此同時發生。
  4. 如請求項1所述的導電微米光柵或奈米光柵結構之形成方法，其中在連續的捲對捲製程中進行傳遞、引導輻射、移除未硬化的光阻材料與下層導電材料，以及移除已硬化的光阻材料。
  5. 如請求項1所述的導電微米光柵或奈米光柵結構之形成方法，其中該堅硬圖案化表面包含一聚合物材料，對於輻射透明。
  6. 如請求項5所述的導電微米光柵或奈米光柵結構之形成方法，其中該滾筒裝置更包含一緩衝層，位於該堅硬圖案化表面下方，其中該緩衝層包含一彈性聚合物。
  7. 如請求項6所述的導電微米光柵或奈米光柵結構之形成方法，其中該緩衝層的該彈性聚合物包含聚二甲基矽氧烷(polydimethylsiloxane；PDMS)，該堅硬圖案化表面包含聚氨酯丙烯酸酯(polyurethaneacrylate；PUA)。
  8. 如請求項1所述的導電微米光柵或奈米光柵結構之形成方法，其中該滾筒裝置更包含一中空核心，該中空核心包含至少一條狹縫，該堅硬圖案化表面被放置於狹縫上方。
  9. 如請求項1所述的導電微米光柵或奈米光柵結構之形成方法，其中導電微米光柵或奈米光柵結構為次波長柵圖案，能夠用作一透明導電電極。
  10. 如請求項1所述的導電微米光柵或奈米光柵結構之形成方法，其中導電材料係選擇自單層石墨(graphene)、鋁、金、銅、銀及組合以及其合金組成的集合。
  11. 如請求項1所述的導電微米光柵或奈米光柵結構之形成方法，其中導電微米光柵或奈米光柵結構形成一柵圖案，能夠傳輸第一範圍波長的電磁波，同時阻擋區別於第一範圍的第二範圍波長的電磁波。
  12. 一種藉由光刻形成導電微米級或奈米級光柵結構之方法，包含：在一滾筒相位遮罩裝置之一堅硬圖案化表面下方傳遞一基板，該基板包含放置於其上的一層導電材料，導電材料包含一輻射可硬化光阻材料，其中該堅硬圖案化表面形成一相位遮罩；從該滾筒相位遮罩裝置內部放置的一輻射源中產生輻射，該輻射通過該堅硬圖案化表面的一或多個區域到達該輻射可硬化光阻材料，從而硬化該基板上該輻射可硬化光阻材料之一或多個預選區域；蝕刻該基板以移除該一或多個預選區域外部之區域中未硬化的光阻材料與下方的導電材料；以及從該一或多個預選區域移除已硬化的光阻材料，這樣下方的導電材料定義該導電微米級或奈米級光柵結構。
  13. 如請求項12所述的藉由光刻形成導電微米級或奈米級光柵結構之方法，其中該導電微米級或奈米級光柵結構為次波長柵或網個圖案，能夠用作一透明導電電極。
  14. 如請求項12所述的藉由光刻形成導電微米級或奈米級光柵結構之方法，其中傳遞步驟更包含用該輻射可硬化光阻材料接觸該堅硬圖案化表面。
  15. 如請求項12所述的藉由光刻形成導電微米級或奈米級光柵結構之方法，其中傳遞步驟與產生步驟係彼此同時發生。
  16. 如請求項12所述的藉由光刻形成導電微米級或奈米級光柵結構之方法，其中在連續的捲對捲製程中進行傳遞、產生、蝕刻與移除步驟。
  17. 如請求項12所述的藉由光刻形成導電微米級或奈米級光柵結構之方法，其中該滾筒相位遮罩裝置更包含一緩衝層，位於該堅硬圖案化表面下方，其中該緩衝層包含一彈性聚合物。
  18. 如請求項17所述的藉由光刻形成導電微米級或奈米級光柵結構之方法，其中該緩衝層的該彈性聚合物包含聚二甲基矽氧烷(polydimethylsiloxane；PDMS)，該堅硬圖案化表面包含聚氨酯丙烯酸酯(polyurethaneacrylate；PUA)。
  19. 如請求項12所述的藉由光刻形成導電微米級或奈米級光柵結構之方法，其中導電材料係選擇自單層石墨、鋁、金、銅、銀及組合以及其合金組成的集合。
  20. 一種藉由光刻形成導電微米級或奈米級光柵結構之方法，包含：在一滾筒光遮罩裝置之一堅硬圖案化表面下方傳遞一基板，該基板包含放置於其上的一層導電材料，導電材料包含一輻射可硬化光阻材料，其中該堅硬圖案化表面形成一光遮罩；該滾筒光遮罩裝置內部放置的一輻射源產生輻射，該輻射通過該堅硬圖案化表面的一或多個區域到達該輻射可硬化光阻材料，從而硬化該基板上的該輻射可硬化光阻材料之一或多個預選區域； 蝕刻該基板以移除該一或多個預選區域外部之區域中未硬化的光阻材料與下方的導電材料；以及從該一或多個預選區域移除已硬化的光阻材料，這樣下方的導電材料定義該導電微米級或奈米級光柵結構。
  21. 如請求項20所述的藉由光刻形成導電微米級或奈米級光柵結構之方法，其中該導電微米級或奈米級光柵結構為次波長柵或網個圖案，能夠用作一透明導電電極。
  22. 如請求項20所述的藉由光刻形成導電微米級或奈米級光柵結構之方法，其中傳遞步驟更包含用該輻射可硬化光阻材料接觸該堅硬圖案化表面。
  23. 如請求項20所述的藉由光刻形成導電微米級或奈米級光柵結構之方法，其中傳遞步驟與產生步驟係彼此同時發生。
  24. 如請求項20所述的藉由光刻形成導電微米級或奈米級光柵結構之方法，其中在連續的捲對捲製程中進行傳遞、產生、蝕刻與移除步驟。
  25. 如請求項20所述的藉由光刻形成導電微米級或奈米級光柵結構之方法，其中該滾筒光遮罩裝置更包含一緩衝層，位於該堅硬圖案化表面下方，其中該緩衝層包含一彈性聚合物。
  26. 如請求項20所述的藉由光刻形成導電微米級或奈米級光柵結構之方法，其中該緩衝層的該彈性聚合物包含聚二甲基矽氧烷(PDMS)，該堅硬圖案化表面包含聚氨酯丙烯酸酯(PUA)。
  27. 如請求項20所述的藉由光刻形成導電微米級或奈米級光柵結構之方法，其中導電材料係選擇自單層石墨、鋁、金、銅、銀及組合以及其合金組成的集合。
  28. 一種藉由相移微影術形成透明導電電極結構之方法，包含：在一滾筒相位遮罩裝置之一堅硬圖案化表面下方傳遞一基板，該基板包含放置於其上的一層導電材料，導電材料包含一輻射可硬化光阻材料，其中該堅硬圖案化表面形成一相位遮罩；該滾筒相位遮罩裝置內部放置的一輻射源產生輻射，該輻射通過該堅硬圖案化表面的一或多個區域到達該輻射可硬化光阻材料，從而硬化該基板上該輻射可硬化光阻材料之一或多個預選區域；蝕刻該基板以移除該一或多個預選區域外部之區域中未硬化的光阻材料與下方的導電材料；以及從該一或多個預選區域移除已硬化的光阻材料，這樣下方的導電材料定義一導電微米級次波長光柵結構，能夠用作該透明導電電極結構。
  29. 如請求項28所述的藉由相移微影術形成透明導電電極結構之方法，其中該堅硬圖案化表面包含聚氨酯丙烯酸酯(PUA)，導電材料係選擇自單層石墨、鋁、金、銅、銀及組合與其合金組成的集合。
  30. 一種導電微米光柵或奈米光柵結構之形成方法，包含： 在一滾筒裝置之一堅硬圖案化表面下方傳遞一基板，該基板包含放置於其上的一輻射可硬化光阻材料；引導來自該滾筒裝置內部的輻射，這樣該輻射通過該堅硬圖案化表面的一或多個區域到達該輻射可硬化光阻材料，從而硬化該基板上該輻射可硬化光阻材料之一或多個預選區域，其中該輻射或者係由該滾筒裝置內部放置的輻射源產生，或者該輻射被該滾筒裝置內部放置的一反射器裝置反射，該反射器裝置將來自該滾筒裝置處定向的一外部源的輻射反射；應用一導電材料到該基板，該基板在一或多個預選區域包含已硬化的光阻材料；以及蝕刻該基板，以移除該一或多個預選區域外部之區域中未硬化的光阻材料與導電材料，這樣已硬化的光阻材料上剩餘的導電材料形成該導電微米光柵或奈米光柵結構。
  31. 一種導電微米光柵或奈米光柵結構之形成方法，包含：在一滾筒裝置之一堅硬圖案化表面下方傳遞一基板，該基板包含放置於其上的一層導電材料，導電材料包含一輻射敏感正光阻材料；引導來自該滾筒裝置內部的輻射，這樣該輻射通過該堅硬圖案化表面之一或多個區域到達該輻射敏感正光阻材料(positive resist material)，從而修正該基板上暴露的該輻射敏感正光阻材料的一或多個預選區域，以易受到一顯影劑的影響，其中輻射或者係由該滾筒裝置內部放置的輻射源產生，或者輻 射被該滾筒裝置內部放置的一反射器裝置反射，該反射器裝置將來自該滾筒裝置處定向的一外部源的輻射反射；以及將該基板曝光給該顯影劑，以移除暴露的該輻射敏感正光阻材料之一或多個預選區域，這樣下方的導電材料在一或多個預選區域中定義導電微米光柵或奈米光柵結構。
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