TW202212966A - 製造無縫軟式壓印器的設備及方法 - Google Patents

Abstract

本揭露案提供刻印微影設備，包括背板，及耦合至背板的一或更多母版。母版之各者包括耦合至背板的底座，及從底座延伸的至少一個台面結構。各個台面結構包括佈置於其上的特徵。刻印微影設備能夠生成壓印器，用以進一步圖案化元件，或刻印微影設備能夠生成元件。從刻印微影設備生成的壓印器及元件實質上不具與佈置於鄰接母版之間的縫隙相關聯的缺陷。

Description

製造無縫軟式壓印器的設備及方法

本揭露案的實施例大致關於製造半導體元件之系統及方法。更特定而言，本揭露案導向用於製作無縫軟式壓印器之設備及方法。

刻印微影為接觸式圖案化方法，而可用以製作奈米規模的圖案。一般而言，刻印微影藉由建立圖案的模版開始。例如樹脂的刻印材料沉積於待圖案化的基板上。接著，圖案化的模版按壓抵靠刻印材料以將圖案刻印至基板中。接著固化刻印材料以在基板上凝固樹脂中的圖案。

然而，傳統刻印微影方法及設備具有各種挑戰。舉例而言，具有奈米特徵的傳統刻印微影方法不適合用於大面積基板（大於300 mm），例如顯示元件，因為傳統使用的母版不夠大以圖案化大面積顯示器。如此，某些傳統刻印方法已使用彼此黏著在一起的多重母版。然而，在母版之間形成縫隙，而接著傳送至基板上的圖案中。圖案化的不規則性藉由母版之間的縫隙及亦在母版的邊緣處造成。不規則性可造成降低的元件效率及甚至元件失效。大的刻印基板藉由同時或依序對齊且刻印多重母版而準備。鄰接母版之間的區域（例如，縫隙）及母版之各者的周圍處的區域亦可在刻印基板上建立不規則性，而影響元件的效能，例如視覺缺陷。舉例而言，在導光面板（LGP）的情況中，當縫隙刻印至LGP中時，縫隙變成表面特徵，而可引導、散射或耦合出光離開LGP。在液晶顯示器（LCD）的情況中，當縫隙刻印至LCD中時，檢視者將見到從顯示器中的縫隙浮現的視覺缺陷。

因此，需要一種刻印微影方法及設備，而可用以刻印大面積基板，以相對應至母版的縫隙及周圍區域生成實質上不具不規則性的圖案。

在一實施例中，提供一種刻印微影設備，包括一背板；及一或更多母版，耦合至該背板。該等母版之各者包括一底座，耦合至該背板；及至少一個台面結構，從該底座延伸。各個台面結構包括佈置於其上的特徵。

在另一實施例中，一種刻印方法，包括將至少一個刻印微影設備的特徵刻印至佈置於一基板的一表面上的一刻印材料中。刻印微影設備包括一背板；及一或更多母版，耦合至該背板。該等母版之各者包括耦合至該背板的一底座，及從該底座延伸的至少一個台面結構。各個台面結構具有佈置於其上的特徵。該刻印材料遭受一固化處理。從該刻印材料釋放刻印微影設備。

在另一實施例中，提供一種刻印微影設備，包括一背板；及一或更多母版，耦合至該背板。該等母版之各者包括一底座，耦合至該背板；及至少一個台面結構，從該底座延伸，各個台面結構具有佈置於其上的特徵。該刻印微影設備具有至少25 mm的一寬度及至少25 mm 的一長度。

在說明本揭露案的實施例之前，應理解本揭露案並非限於在以下說明中提及的構造或方法之細節。本揭露案能夠包括其他實施例且以各種方式執行或實施。

本揭露案的實施例大致關於刻印微影，且更特定而言，關於用於建立大面積刻印而不具縫隙之方法及設備。提供刻印微影設備而具有背板，及耦合至背板的一或更多母版。母版之各者包括耦合至背板的底座，及從底座延伸的至少一個台面結構。各個台面結構包括佈置於其上的特徵。

以下的實施例將參照用於建立大面積刻印而不具縫隙的方法及設備。實施例實用於在母版、壓印器或顯示裝置的周圍處具有類似縫隙挑戰的其他應用中刻印其他材料。

第1A及1B圖根據本揭露案的實施例，描繪刻印微影設備（例如，100A、100B）的概要剖面視圖。刻印微影設備（例如，100A、100B）用以藉由使用佈置於刻印微影設備（例如，100A、100B）上的特徵刻印在基板上佈置的材料，固化已刻印的材料，且從材料釋放刻印微影設備（例如，100A、100B）以生成刻印的材料，而圖案化基板。刻印的材料為壓印器，用以進一步刻印其他元件，或者，刻印的材料為在顯示元件上的膜。刻印微影設備（例如，100A、100B）包括相對於刻印的材料的互補圖案。在可與此處所述的其他實施例結合的某些實施例中，刻印的材料為相對於在刻印微影設備上的圖案具有負圖案的壓印器。再者，刻印微影設備相對於壓印器的負圖案具有正圖案，且相對於以壓印器待刻印的元件的正圖案具有正圖案。在可與此處所述的其他實施例結合的某些實施例中，刻印的材料為顯示元件，且元件相對於刻印微影設備100A、100B的負圖案具有互補圖案。

如第1A圖中所顯示，刻印微影設備100A包括背板104及耦合至背板104的母版（或多個母版）（例如，102A、102B，統稱102）。母版102之各者包括耦合至背板104的底座108，及從底座108延伸的至少一個台面結構106，各個台面結構106具有佈置於其上的特徵112。背板104以玻璃、鋁、不銹鋼、石英、聚合物或其結合組成。背板104具有約100 µm的厚度，例如約100 µm至約500 µm。母版102之各者以矽、週期 III-V 族材料、玻璃、聚合物或其結合組成。在可與此處所述的其他實施例結合的某些實施例中，鄰接母版藉由縫隙114分開。

在可與此處所述的其他實施例結合的某些實施例中，台面結構106彼此等距離。台面間隔藉由台面結構的中心至鄰接台面結構的中心之間的間隔而界定。儘管圖式描繪台面結構106彼此具有相等距離，亦考量台面結構在鄰接台面結構之間具有不同的間隔。類似地，台面結構的尺寸及圖案特徵為相同的，或者，台面結構的尺寸及圖案特徵為不同的。在可與此處所述的其他實施例結合的某些實施例中，一或更多母版102耦合至背板104。母版102使用接合材料105或真空黏著耦合至背板104。接合材料為連續接合材料（例如，在第1A圖中所顯示），或接合材料為不連續接合材料（例如，在第1B圖中所顯示）。如第1A圖中所顯示，連續接合材料105實質上沉積在背板104的整個表面區域上。如第1B圖中所顯示，不連續接合材料105A、105B選擇性沉積在各個界面處，介於各個母版102及背板104之間（例如，105A），或斷斷續續地沉積在背板的表面區域上（例如，105B）。在可與此處所述的其他實施例結合的某些實施例中，接合材料為以下一或更多者：基於碳氫化合物的材料，例如苯并環丁烯（BCB），基於環氧樹脂、γ-丁內酯及三芳基鋶鹽的多種成分UV敏感負光阻（例如，SU8），熱固性，熱塑性，低收縮黏著劑，具有低的熱膨脹係數的環氧樹脂（CTE），矽橡膠，環氧樹脂，丙烯酸酯聚氨酯及其結合。

儘管圖式描繪在背板104上兩個母版102A、102B，亦考量單一母版或超過兩個母版可佈置在背板104上，取決於刻印微影設備100A、100B的應用或使用。在可與此處所述的其他實施例結合的某些實施例中，刻印微影設備包括母版的陣列，例如二乘以一陣列或更大，例如二乘以二陣列或更大，例如四乘以三陣列，例如8乘以5陣列的母版。各個母版包括約25 mm至約3 m 的寬度，例如約50 mm至約2 m ，例如約50 mm 至約100 mm。各個母版包括約25 mm至約3 m的長度，例如約50 mm至約2 m，例如約50 mm至約100 mm。各個母版102包括如在第1B圖中所顯示的至少單一台面結構106，或如在第1A圖中所顯示的複數個台面結構106。母版的剖面頂部視圖可為任何形狀，例如圓形、矩形、方形及其他幾何，取決於刻印微影設備的應用。

參照回到第1A圖，各個台面結構106包括具有台面高度111的底座界面部分108，及具有圖案高度113的圖案部分（例如，包括特徵112）。各個台面結構106包括台面高度111對圖案高度113的台面比例為約5000：1至約1：1，例如約1000：1，例如約500：1。圖案高度113為約10 nm至約50 µm，例如約約10 nm至約1 µm，例如約約100 nm至約1 µm，例如約約500 nm至約1 µm。在可與此處所述的其他實施例結合的某些實施例中，台面高度111為約1 µm至約100 µm，例如約1 µm至約25。各個台面結構106包括台面寬度。台面寬度為約5 µm至約50 mm，例如約5 µm至約50 µm，或約100 µm至約200 µm，或約10 mm至約25 mm。在可與此處所述的其他實施例結合的某些實施例中，底座108包括約25 µm至約3 mm的底座厚度109，例如約25 µm至約50 µm。底座厚度109對台面高度111的比例為25：1或更大，例如30：1或更大。

台面結構106的各個特徵112包括約10 nm至約500 nm 的寬度，例如約20 nm至約300 nm。各個特徵112的寬度相對應至以刻印微影設備或以從刻印微影設備生成的壓印器待刻印的顯示器的顯示特徵的寬度。各個特徵具有二元幾何，或非二元幾何。在可與此處所述的其他實施例結合的某些實施例中，各個特徵包括以下一或更多者的剖面形狀：圓形、矩形、非對稱傾斜、火焰形（blazed shape）及其結合。

第1C-1E圖根據本揭露案的實施例，描繪刻印微影設備100C及具有各種刻印材料厚度121的刻印基板130A、130B、130C的各種刻印材料的概要剖面視圖。刻印微影設備100C的特徵112與佈置於基板118上具有各種刻印材料厚度121的刻印材料120接觸。在可與此處所述的其他實施例結合的某些實施例中，如第1C圖中所顯示，刻印基板130A的刻印材料厚度121大於圖案部分（例如，特徵112）的圖案高度113。或者，如第1D圖中所顯示，刻印基板130B的刻印材料厚度121實質上等於圖案高度113。或者，如第1E圖中所顯示，刻印基板130C的刻印材料厚度121小於圖案高度113。圖案高度113至少兩倍大於刻印130C的厚度121。在第1C及1D圖中所描繪的實施例中，台面結構106的底座界面部分110與刻印材料接觸。在第1E圖中所描繪的實施例中，台面結構106的底座界面部分110與刻印材料間隔開來。

傳統母版不具有包括底座界面部分110的台面結構106。取而代之地，傳統母版的特徵直接佈置於母版底座上，且類似於第1A-1E圖中所描繪的縫隙114的縫隙存在於母版之間，而在鄰接母版的刻印期間於刻印基板中建立缺陷，例如突起及/或凹痕。儘管填充物可用以降低縫隙形成的問題，縫隙可能未填滿而生成凹陷區域，或縫隙可能過度填充以形成凸出區域。未填滿及/或過度填充的縫隙可生成缺陷導致視覺缺陷。類似地，使用傳統母版即使不具縫隙亦形成缺陷，例如在傳統單一母版中。在此情況下，使用其中各個母版用以依序或同時刻印刻印基板之方法於刻印地點之間形成缺陷。已發現根據本揭露案的台面結構106的底座界面部分110避免缺陷，因其將縫隙區域114間隔遠離刻印材料120。在可與此處所述的其他實施例結合的某些實施例中，台面結構106的底座界面部分110及圖案部分（例如，特徵112）彼此整合。或者，如第1F圖中所顯示，圖案部分包括殘留層140，而佈置於底座界面部分110及特徵112之間。殘留層140及特徵112以圖案部分材料組成，而不同於底座界面部分110的成分。圖案部分以TiN、TaN、Nb ₂O ₅、SiN、SiCN、SiO ₂、SiCN、SiCON、VaO或其結合組成。

第2圖根據本揭露案的實施例，描繪刻印微影設備200的概要底部視圖。刻印微影設備200描繪在背板204上母版的陣列（統稱202）。儘管各個母版202(1,1)、202(1,2)、202(1,3)、202(2,1)、202(2,2)、202(2,3)描繪成矩形及大小類似，應考量各個母版具有不同形狀及大小。此外，母版之各者包括底座208，各個底座208包括相同或不同的台面結構210，且各個台面結構210包括相同或不同的特徵212。為了圖示之目的，母版202(1,1)描繪成相對應至第1A圖中描繪的母版102A，且母版202(2,1)描繪成相對應至第1A圖中描繪的母版102B。再者，母版202(1,2)及202(2,2)描繪成相對應至在第3A至3C圖中所顯示用以刻印刻印基板330的母版。

第3A-3C圖根據本揭露案的實施例，描繪以刻印微影設備刻印的各種階段處刻印基板330的頂部視圖。刻印基板330包括刻印區域302(1,1)、302(1,2)、302(1,3)、302(2,1)、302(2,2)及302(2,3)。第3A-3C圖可參照第4圖中提供的方法400來說明。第3A圖中所顯示的刻印的基板使用根據本揭露案的刻印微影設備生成，例如具有單一母版的刻印微影設備，或具有兩個母版的刻印微影設備。如操作402中所述，刻印微影設備的特徵刻印至佈置於基板的表面上的刻印材料中。刻印顯示於刻印區域302(1,1)及302(2,1)中。兩者刻印區域以具有兩個母版的刻印微影設備同時刻印。或者，刻印區域之各者以具有單一母版佈置於其上的刻印微影設備依序刻印。或者，刻印區域之各者以兩個不同的刻印微影設備依序刻印，各個刻印微影設備具有單一母版佈置於其上。在操作404處，刻印區域遭受固化處理。固化處理為在刻印的區域上的局部固化處理，且不會固化未刻印的區域。局部固化處理可使用在本領域中已知的任何固化處理，例如在光源及基板之間定位遮罩，以避免UV光到達基板的某些部分。在可與此處所述的其他實施例結合的某些實施例中，固化處理使用電磁能量，例如紫外光，以暴露刻印材料。刻印材料從基板下方暴露至能量，例如對於透明基板，或刻印材料從刻印材料上方暴露至能量，例如對於透明刻印微影設備。基板以玻璃、石英、聚合物或其結合組成。在操作406中，刻印微影設備從刻印材料釋放。重複方法400以生成如第3B圖中描繪的刻印300B，且再次生成如第3C圖中描繪的刻印300C。類似於刻印300A，刻印300B使用一個至四個刻印微影設備生成，各個刻印微影設備具有一個至四個母版。刻印區域相對於彼此依序形成，或相對於一或更多刻印區域同時形成。在第3C圖中描繪的刻印300C使用一個至六個刻印微影設備生成，各個刻印微影設備具有一個至六個母版。刻印區域相對於彼此依序形成，或相對於一或更多刻印區域同時形成。在可與此處所述的其他實施例結合的某些實施例中，單一刻印微影設備用以刻印大面積基板，例如具有約1 m至約3 m 的寬度及約1 m至約3 m的長度的基板。亦考量使用本揭露案的刻印微影設備及從其生成的壓印器的結合以圖案化最終元件。

最終刻印的基板在可用以圖案化一或更多元件的壓印器中形成，或刻印基板可在顯示元件中形成。壓印器包含以下一或更多者：聚二甲基矽氧烷、光聚合物、寡聚物材料、丙烯酸酯、聚矽氧、熱塑性黏合劑、彈性體黏合劑、熱固化丙烯酸酯、UV固化丙烯酸酯、具有有機基質穿插的溶膠凝膠、具有無機奈米顆粒分佈的溶膠凝膠、具有奈米顆粒嵌入作為填充物的溶膠凝膠或與有機基質共價鍵合的溶膠凝膠、或其結合。目前揭露的方法及設備實用於生成液晶顯示器（LCD）、導光板（LGP）、光場板（LFP）及線柵偏振器（WGP），除此之外的其他顯示元件及用於其他應用的膜的其他光學元件，包括增強實境顯示器及/或目鏡、3維顯示器、虛擬實境顯示器或目鏡。

綜上所述，提供刻印微影設備，包括刻印微影設備，包括背板，及耦合至背板的一或更多母版。母版之各者包括耦合至背板的底座，及從底座部分延伸的至少一個台面結構。各個台面結構包括佈置於其上的特徵。刻印微影設備能夠生成壓印器，用以進一步圖案化元件，或刻印微影設備能夠生成元件。從刻印微影設備生成的壓印器及元件實質上不具與佈置於鄰接母版之間的縫隙相關聯的缺陷。

3:目鏡 100A:刻印微影設備 100B:刻印微影設備 100C:刻印微影設備 102:母版 102A:母版 102B:母版 104:背板 105:接合材料 105A:接合材料 105B:接合材料 106:台面結構 108:底座 109:底座厚度 110:底座界面部分 111:台面高度 112:特徵 113:圖案高度 114:縫隙 118:基板 120:刻印材料 121:刻印材料厚度 130A:刻印基板 130B:刻印基板 130C:刻印基板 140:殘留層 200:刻印微影設備 202:母版 204:背板 208:底座 210:台面結構 212:特徵 300A:刻印 300B:刻印 300C:刻印 302:刻印區域 330:刻印基板 400:方法 402:操作 404:操作 406:操作

以此方式可詳細理解本揭露案以上所載特徵，以上簡要概述的本揭露案的更特定說明可藉由參考實施例而獲得，某些實施例圖示於隨附圖式中。

第1A及1B圖根據本揭露案的實施例，描繪各種刻印微影設備的概要剖面視圖。

第1C-1E圖根據本揭露案的實施例，描繪刻印微影設備及在基板上各種刻印材料具有各種刻印材料厚度的概要剖面視圖。

第1F圖根據本揭露案的實施例，描繪刻印微影設備的概要剖面視圖。

第2圖根據本揭露案的實施例，描繪刻印微影設備的概要底部視圖。

第3A-3C圖根據本揭露案的實施例，描繪以刻印微影設備在刻印的各個階段處的刻印基板的頂部視圖。

第4圖根據本揭露案的實施例，描繪刻印方法之流程圖。

為了促進理解，已儘可能地使用相同的元件符號代表共通圖式中相同的元件。應考量一個實施例的元件及特徵可有益地併入其他實施例中而無須進一步說明。

然而，應理解隨附圖式僅圖示此揭露案的範例實施例，且因此不應考量為其範疇之限制，因為本揭露案可認可其他均等效果的實施例。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

100A:刻印微影設備

102A:母版

102B:母版

104:背板

105:接合材料

106:台面結構

108:底座

109:底座厚度

110:底座界面部分

111:台面高度

112:特徵

113:圖案高度

114:縫隙

Claims (20)

1. 一種刻印微影（imprint lithography）設備，包含： 一背板；及 一或更多母版（master），耦合至該背板，該等母版之各者包含： 一底座，耦合至該背板；及 至少一個台面（mesa）結構，從該底座延伸，各個台面結構具有佈置於其上的特徵。
2. 如請求項1所述之刻印微影設備，其中各個台面結構包含：具有一台面高度的一底座界面部分，及具有一圖案高度的一圖案部分，各個圖案部分包含特徵，且各個台面結構包含台面高度對圖案高度的一台面比例，該台面比例為約5000：1至約1：1。
3. 如請求項1所述之刻印微影設備，其中該一或更多母版包含一對鄰接母版，具有介於其之間的一縫隙。
4. 如請求項3所述之刻印微影設備，其中該對鄰接母版之至少一者的一台面結構包含：具有一台面高度的一底座界面部分及一圖案部分，其中該縫隙藉由至少該台面高度間隔遠離該圖案部分。
5. 如請求項1所述之刻印微影設備，其中至少一個母版的底座之至少一者包含複數個台面結構。
6. 如請求項5所述之刻印微影設備，其中該複數個台面結構藉由該複數個台面結構的鄰接台面結構從中心至中心的一距離來決定，而彼此等距離或非等距離地間隔。
7. 如請求項5所述之刻印微影設備，其中各個台面結構包含特徵，其中在該一或更多母版的一第一母版上的各個台面結構包含彼此不同的特徵。
8. 如請求項1所述之刻印微影設備，其中該母版使用一接合材料或黏著或真空接合至該背板，其中該母版包含矽、週期III-V族材料、玻璃、聚合物或其結合，且其中該背板包含玻璃、鋁、不銹鋼、石英、聚合物或其結合。
9. 如請求項1所述之刻印微影設備，其中各個台面結構的該等特徵包含： 一寬度，具有約10 nm至約500 nm的一高度； 約10 nm至約500 nm的一特徵直徑；及 一剖面幾何，選自：一二元幾何、一非二元幾何、一對稱幾何、一非對稱幾何或其結合。
10. 一種刻印方法，包含以下步驟： 將至少一個刻印微影設備的特徵刻印至佈置於一基板的一表面上的一刻印材料中，各個刻印微影設備包含： 一背板；及 一或更多母版，耦合至該背板，該等母版之各者包含耦合至該背板的一底座，及從該底座延伸的至少一個台面結構，各個台面結構具有佈置於其上的特徵； 使得該刻印材料遭受一固化處理；及 從該刻印材料釋放各個刻印微影設備。
11. 如請求項10所述之方法，其中釋放各個刻印微影設備之步驟包含以下步驟：形成一壓印器（stamp），其中該壓印器包含以下一或更多者：聚二甲基矽氧烷、光聚合物、寡聚物材料、丙烯酸酯、聚矽氧、熱塑性黏合劑、彈性體黏合劑、熱固化丙烯酸酯、UV固化丙烯酸酯、溶膠凝膠。
12. 如請求項10所述之刻印方法，其中各個台面結構包含具有一台面高度的一底座界面部分，且佈置於該底座界面部分上的該等特徵具有一圖案高度，其中該刻印材料具有一刻印材料厚度。
13. 如請求項12所述之刻印方法，其中該刻印材料厚度小於該等特徵的該圖案高度。
14. 如請求項10所述之刻印方法，其中從該刻印材料釋放各個刻印微影設備形成一壓印器，其中該壓印器能夠刻印一顯示膜，其中各個刻印微影設備的一母版圖案相對應至關於該顯示器的一顯示圖案的一正圖案，且一壓印圖案相對應至關於該顯示圖案的一負圖案。
15. 如請求項14所述之刻印方法，其中該壓印器具有約50 mm至約3 m的一寬度，及約50 mm至約3 m的一長度。
16. 如請求項10所述之刻印方法，其中該基板為一顯示器，其中各個刻印微影設備的一母版圖案相對應至關於該顯示器的一顯示圖案的一負圖案。
17. 如請求項10所述之刻印方法，其中該基板包含複數個刻印材料部分，其中各個部分使用該至少一個微影設備之一或更多者刻印，遭受該固化處理，且同時或依序釋放。
18. 一種刻印微影設備，包含： 一背板；及 一或更多母版，耦合至該背板，該等母版之各者包含： 一底座，耦合至該背板；及 至少一個台面結構，從該底座延伸，各個台面結構具有佈置於其上的特徵，其中該刻印微影設備具有至少25 mm的一寬度及至少25 mm 的一長度。
19. 如請求項18所述之刻印微影設備，其中各個台面結構包含具有一台面高度的一底座界面部分，及具有一圖案高度佈置於該底座界面部分上的特徵，其中該台面高度為約10 nm至約1 µm，且其中該圖案高度為約1 µm至約100 µm。
20. 如請求項18所述之刻印微影設備，其中各個特徵具有約10 nm至約500 nm的一寬度，其中各個特徵的該寬度相對應至以該刻印微影設備待刻印的該顯示器的顯示特徵的一寬度。

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