TW201619043A - 微奈米模造模板及利用該微奈米模造模板於基材上形成微結構之方法 - Google Patents

Abstract

一種微奈米模造模板及利用該微奈米模造模板於基材上形成微結構之方法。本發明之微奈米結構包含輻射透明的基底。輻射透明的基底具有上表面、下表面以及至少一凹陷。至少一凹陷係形成於下表面上。特別地，每一個凹陷之內表面係成凹曲面。輻射線係能從輻射透明的基底之上表面射入從至少一凹陷射出。

Description

微奈米模造模板及利用該微奈米模造模板於基材上形成微結構之方法

本發明係關於一種微奈米模造模板(micro/nano-molding template)及利用該微奈米模造模板於基材上形成微結構之方法，並且特別地，關於在微結構製造過程中無須施加壓力於其上甚至是非接觸式的微奈米模造模板，及利用該模板於基材上形成微結構之方法。

奈米壓印微影蝕刻技術(nanoimprint lithography)的原理簡易，能達成奈米級圖案，已廣泛地受多數產業重視、採用。發展至今，奈米壓印微影蝕刻技術的優點包含製程簡單、無須高價設備、頗適合量產製程等，可望成為下一代微影蝕刻技術的後繼者。

奈米壓印微影蝕刻技術主要分為兩類。第一類為熱壓印類奈米壓印微影蝕刻技術。此類技術係將加熱的模具壓印在成型層上，隨後冷卻、脫模離型將圖案成型在成型層上。熱壓印類奈米壓印微影蝕刻技術一般須對加熱的模具施加壓力5~10MPa。

第二類為在室溫下利用表面形成凹凸圖案的透明模具，使用低黏度的輻射線固化樹脂做為成型層。施加在透明模具上的壓力只需0.1MPa以下，因此，其位置對準精度較高。此類技術圖案轉印大多採用紫外光來固化樹脂，其解 析度不受波長的影響，決定於模具圖案的大小。

然而，上述兩類奈米壓印微影蝕刻技術，其模具皆須與成型層接觸並須施加壓力，其有離型、脫模的問題需克服。因此，其模具的使用壽命不長，這也增加上述兩類奈米壓印微影蝕刻技術的製造成本。此外，上述兩類奈米壓印微影蝕刻技術的解析度侷限於模具圖案的大小，甚至隨使用次數增加而降低解析度。

因此，本發明所欲解決之一技術問題在於提供一種用於奈米壓印微影蝕刻技術但與先前技術的壓印模具不同的模板，以及利用該模板於基材上形成微結構之方法。本發明之方法可以在基材上形成奈米級或微米級圖案。因為本發明並無實際的”壓印”程序，所以本發明將所發明的模板稱之為”微奈米模造模板”。

本發明之第一較佳具體實施例之微奈米模造模板包含輻射透明的基底。輻射透明的基底具有上表面、下表面以及至少一凹陷。至少一凹陷係形成於輻射透明的基底的下表面上。特別地，每一個凹陷的內表面係成凹曲面。輻射線係能從輻射透明的基底之上表面射入從至少一凹陷射出。

進一步，本發明之第一較佳具體實施例之微奈米模造模板，其輻射透明的基底還具有第一側邊以及第二側邊。第二側邊與第一側邊相對。至少一凹陷係從輻射透明的基底之第一側邊延伸至輻射透明的基底之第二側邊。

本發明之第二較佳具體實施例之微奈米模造模板包含輻射透明的基底。輻射透明的基底具有上表面、下表面以及至少一孔洞。至少一孔洞係形成於輻射透明的基底之下表面上。特別地，每一個孔洞的底面係成凹曲面。

進一步，本發明之第二較佳具體實施例之微奈米模造模板，其輻射透明的基底還具有第一側邊以及第二側邊。第二側邊與第一側邊相對。至少一孔洞係從輻射透明的基底之第一側邊延伸至輻射透明的基底之第二側邊。

於一具體實施例中，輻射透明的基底可以是由玻璃、石英、藍寶石、高分子材料，等透明材料所形成。

本發明之第三較佳具體實施例之方法，係於基材上形成微結構，微結構對應一圖案。本發明之方法首先係製備基材。接著，本發明之方法係於基材上，形成正型光阻層。接著，本發明之方法係安置本發明之微奈米模造模板於正型光阻層上或其上方，其中微奈米模造模板對應該圖案。接著，本發明之方法係以輻射線照射微奈米模造模板，進而局部照射正型光阻層。接著，本發明之方法係移開微奈米模造模板。接著，本發明之方法係移除該正型光阻層之被該輻射線照射的部分，以形成圖案化正型光阻層，其中圖案化正型光阻層對應該圖案。接著，本發明之方法係藉由圖案化正型光阻層，局部蝕刻基材。最後，本發明之方法係移除圖案化正型光阻層，即形成基材上的微結構。

本發明之第四較佳具體實施例之方法，係於基材上形成微結構，微結構對應圖案。本發明之方法首先係製備基材。接著，本發明之方法係於基材上，形成負型光阻層。接著，本發明之方法係安置本發明之微奈米模造模板於負型光阻層上或其上方，其中微奈米模造模板對應圖案。接著，本發明之方法係以輻射線照射微奈米模造模板，進而局部照射負型光阻層。接著，本發明之方法係移開微奈米模造模板。接著，本發明之方法係移除負型光阻層之未被輻射線照射的部分，以形成圖案化負型光阻層，其中圖案化負型光阻層對應圖案。接著，本發明之方法係藉由圖案化負型光阻層，局部蝕刻基材。最後，本發明之方法係移除圖案化負型光阻層， 即形成基材上的微結構。

與先前技術不同，本發明之微奈米模造模板其在微結構製造過程中無須施加壓力於其上甚至無須接觸正型光阻層或負型光阻層，藉此可以延長微奈米模造模板的使用壽命。本發明之方法所形成微結構的解析度可以小於微奈米模造模板上圖案的解析度。

關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。

1‧‧‧微奈米模造模板

10‧‧‧輻射透明的基底

102‧‧‧上表面

104‧‧‧下表面

106‧‧‧凹陷

107‧‧‧內表面

108‧‧‧第一側邊

109‧‧‧第二側邊

2‧‧‧微奈米模造模板

20‧‧‧輻射透明的基底

202‧‧‧上表面

204‧‧‧下表面

206‧‧‧孔洞

207‧‧‧底面

3‧‧‧基材

32‧‧‧微結構

4‧‧‧正型光阻層

42‧‧‧圖案化正型光阻層

5‧‧‧輻射線

6‧‧‧負型光阻層

62‧‧‧圖案化負型光阻層

圖1係本發明之第一較佳具體實施例之微奈米模造模板的等角視圖。

圖2係圖1之微奈米模造模板沿圖1中的A-A線之截面視圖。

圖3係本發明之第一較佳具體實施例之微奈米壓印模板之另一變化的等角視圖。

圖4係本發明之第一較佳具體實施例之微奈米壓印模板之另一變化的等角視圖。

圖5係本發明之第二較佳具體實施例之微奈米模造模板的截面視圖。

圖6至圖12係描繪本發明之第三較佳具體實施例之方法各步驟所成結構的截面視圖。

圖13至圖17係描繪本發明之第四較佳具體實施例之方法各步驟所成結構的截面視圖。

圖18係利用本發明之方法在藍寶石基材上形成圖案化正型光阻層的掃描式電子顯微鏡照片。

圖19係利用本發明之方法進而形成圖案化藍寶石基材的掃描式電子顯微鏡照片。

請參閱圖1、圖2、圖3及圖4。圖1為本發明之第一較佳具體實施例之微奈米模造模板1的等角視圖。圖2係沿圖1中A-A線的截面視圖。圖3係本發明之第一較佳具體實施例之微奈米模造模板1之另一變化的等角視圖。圖4係本發明之第一較佳具體實施例之微奈米模造模板1之另一變化的等角視圖。

如圖1及圖2所示，本發明之第一較佳具體實施例之微奈米模造模板1包含輻射透明的基底10。輻射透明的基底10具有上表面102、下表面104以及至少一凹陷106。至少一凹陷106係形成於輻射透明的基底10的下表面104上。於圖1中，繪示5個凹陷106，做為代表。特別地，每一個凹陷106之內表面107係成凹曲面。輻射線係能從輻射透明的基底10的上表面102射入從至少一凹陷106射出。

圖1所示的範例，每一個凹陷106其開口大致上呈圓形。並且，多個凹陷106成整齊的矩陣排列。

圖3所示的範例，每一個凹陷106其開口大致上呈圓形。並且，每一行凹陷106與相鄰行的凹陷106成交錯排列。

進一步，如圖4所示，本發明之第一較佳具體實施例之微奈米模造模板1，其輻射透明的基底10還具有第一側邊108以及第二側邊109。第二側邊109與第一側邊108相對。至少一凹陷106係從輻射透明的基底10之第一側邊108延伸至輻射透明的基底10之第二側邊109。也就是說，每一個凹陷106係成從第一側邊108邊貫穿至第二側邊109的溝 槽。

於一具體實施例中，輻射透明的基底10可以是軟性基底。藉此，本發明之微奈米模造模板1可以順應後續要加工的基材的翹曲部分或不平整部分，使得曝光不會因基材的翹曲或變形而有失焦等不良影響。

於一具體實施例中，輻射透明的基底10可以是由玻璃、石英、藍寶石、高分子材料，等透明材料所形成。

請參閱圖5。圖5為本發明之第二較佳具體實施例之微奈米模造模板2的截面視圖。本發明之第二較佳具體實施例之微奈米模造模板2包含輻射透明的基底20。輻射透明的基底20具有上表面202、下表面204以及至少一孔洞206。至少一孔洞206係形成於輻射透明的基底20之下表面204上。於圖2中，繪示6個孔洞206，做為代表。特別地，每一個孔洞206之底面207係成凹曲面。輻射線係能從輻射透明的基底20的上表面202射入從至少一孔洞206射出。

進一步，本發明之第二較佳具體實施例之微奈米模造模板2，其輻射透明的基底20還具有第一側邊(未繪示於圖5中)以及第二側邊(未繪示於圖5中)。第二側邊與第一側邊相對。至少一孔洞206係從輻射透明的基底20之第一側邊延伸至輻射透明的基底20之第二側邊。

請參閱圖6至圖12，該等圖式係以截面視圖描繪本發明之第三較佳具體實施例之方法之各步驟所成結構。本發明之方法係於基材3上形成微結構32，其中微結構32對應一圖案。

如圖6所示，本發明之方法首先係製備基材3。

接著，如圖7所示，本發明之方法係於基材3上，形成正型光阻層4。

接著，如圖8所示，本發明之方法係安置本發明之微奈米模造模板2於正型光阻層4上或其上方。於圖8中，圖5所示微奈米模造模板2繪示於圖8中做為代表。微奈米模造模板2對應該圖案。須強調的是，在微結構32製造過程中無須施加壓力於其上甚至無須接觸正型光阻層4，藉此可以延長微奈米模造模板2的使用壽命。

接著，同樣示於圖8，本發明之方法係以輻射線5照射微奈米模造模板2，進而局部照射正型光阻層4。正型光阻層4經輻射線5照射的部分會解離。

接著，如圖9所示，本發明之方法係移開微奈米模造模板2。

接著，如圖10所示，本發明之方法係移除正型光阻層4被輻射線照射的部分，以形成圖案化正型光阻層42。圖案化正型光阻層42即對應該圖案。

接著，如圖11所示，本發明之方法係藉由圖案化正型光阻層42，局部蝕刻基材3。蝕刻基材3可以採用乾式蝕刻或濕式蝕刻。

最後，如圖12所示，本發明之方法係移除圖案化正型光阻層42，即形成基材3上的微結構32。

請參閱圖13至圖17，該等圖式係以截面視圖描繪本發明之第四較佳具體實施例之方法之各步驟所成結構。本發明之方法係於基材3上形成微結構32，其中微結構32對應一圖案。

如圖13所示，本發明之方法首先係製備基材3。

接著，同樣示於圖13，本發明之方法係於基材3上，形成負型光阻層6。

接著，同樣示於圖13，本發明之方法係安置本 發明之微奈米模造模板2於負型光阻層6上或其上方。於圖13中，圖5所示微奈米模造模板2繪示於圖13中做為代表。微奈米模造模板2對應該圖案。須強調的是，在微結構32製造過程中無須施加壓力於其上甚至無須接觸負型光阻層6，藉此可以延長微奈米模造模板2的使用壽命。

接著，同樣示於圖13，本發明之方法係以輻射線5照射微奈米模造模板2，進而局部照射負型光阻層6。負型光阻層6經輻射線5照射的部分會固化。

接著，如圖14所示，本發明之方法係移開微奈米模造模板2。

接著，如圖15所示，本發明之方法係移除負型光阻層6未被輻射線照射的部分，以形成圖案化負型光阻層62。圖案化負型光阻層62即對應該圖案。

接著，如圖16所示，本發明之方法係藉由圖案化負型光阻層62，局部蝕刻基材3。蝕刻基材3可以採用乾式蝕刻或濕式蝕刻。

最後，如圖17所示，本發明之方法係移除圖案化負型光阻層62，即形成基材3上的微結構32。

利用正型光阻層4、負型光阻層6的選用以及圖案的設計，本發明之方法所形成微結構32的解析度可以小於微奈米壓印模板2上圖案的解析度。

請參閱圖18及圖19，一藍寶石基材藉由本發明之方法並利用正型光阻層在其上形成圖案化微結構，製程中在藍寶石基材上形成圖案化正型光阻層的掃描式電子顯微鏡(SEM)照片示於圖18。利用本發明之方法，在藍寶石基材上形成圖案化微結構的SEM照片示於圖19。圖18及圖19的照片證實本發明之方法可以具體實施。

藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之面向加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的面向內。因此，本發明所申請之專利範圍的面向應該根據上述的說明作最寬廣的解釋，以致使其涵蓋所有可能的改變以及具相等性的安排。

1‧‧‧微奈米模造模板

10‧‧‧輻射透明的基底

102‧‧‧上表面

104‧‧‧下表面

106‧‧‧凹陷

107‧‧‧內表面

108‧‧‧第一側邊

109‧‧‧第二側邊

Claims (10)

1. 一種微奈米模造模板，包含：一輻射透明的基底，具有一上表面、一下表面以及至少一凹陷，該至少一凹陷係形成於該下表面上，每一個凹陷之一內表面係成一凹曲面，其中一輻射線係能從該輻射透明的基底之該上表面射入從該至少一凹陷射出。
2. 如請求項1所述之微奈米模造模板，其中該輻射透明的基底還具有一第一側邊以及一第二側邊，該第二側邊與該第一側邊相對，該至少一凹陷係從該第一側邊延伸至該第二側邊。
3. 如請求項1所述之微奈米模造模板，其中該輻射透明的基底係藉由選自由一玻璃、一石英、一藍寶石以及一高分子材料所組成之群組中之其一所形成。
4. 如請求項1所述之微奈米模造模板，其中該輻射透明的基底係一軟性基底。
5. 一種微奈米模造模板，包含：一輻射透明的基底，具有一上表面、一下表面以及至少一孔洞，該至少一孔洞係形成於該下表面上，每一個孔洞之一底面係成一凹曲面，其中一輻射線係能從該輻射透明的基底之該上表面射入從該至少一孔洞射出。
6. 如請求項5所述之微奈米模造模板，其中該輻射透明的基底還具有一第一側邊以及一第二側邊，該第二側邊與該第一側邊相對，該至少一孔洞係從該第一側邊延伸至該第二側邊。
7. 如請求項5所述之微奈米模造模板，其中該輻射透明的基底係藉由選自由一玻璃、一石英、一藍寶石以及一高分子材料所組成之群組中之其一所形成。
8. 如請求項5所述之微奈米模造模板，其中該輻射透明的基底係一軟性基底。
9. 一種於一基材上形成一微結構之方法，該微結構對應一圖案，該方法包含下列步驟：製備一基材；於該基材上，形成一正型光阻層；安置如請求項1至8中任一項所述之微奈米模造模板於該正型光阻層上或其上方，其中該微奈米模造模板對應該圖案；以該輻射線照射該微奈米模造模板，進而局部照射該正型光阻層；移開該微奈米模造模板；移除該正型光阻層之被該輻射線照射的部分，以形成一圖案化正型光阻層，其中該圖案化正型光阻層對應該圖案；藉由該圖案化正型光阻層，局部蝕刻該基材；以及移除該圖案化正型光阻層，即形成該微結構。
10. 一種於一基材上形成一微結構之方法，該微結構對應一圖案，該方法包含下列步驟：製備一基材；於該基材上，形成一負型光阻層； 安置如請求項1至8中任一項所述之微奈米模造模板於該負型光阻層上或其上方，其中該微奈米模造模板對應該圖案；以該輻射線照射該微奈米模造模板，進而局部照射該負型光阻層；移開該微奈米模造模板；移除該負型光阻層之未被該輻射線照射的部分，以形成一圖案化負型光阻層，其中該圖案化負型光阻層對應該圖案；藉由該圖案化負型光阻層，局部蝕刻該基材；以及移除該圖案化負型光阻層，即形成該微結構。