TWI383266B - 奈米壓印模具之硬度加強裝置及其方法 - Google Patents

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Description

奈米壓印模具之硬度加強裝置及其方法
本發明係有關於一種壓印模具之硬度加強裝置及方法，特別是指透過奈米壓痕技術，使得模具硬度增強之裝置及方法。
隨著科技之日新月異，人們對生活品質及便利性之要求也隨之提高，因此，各式各樣的電子產品也隨著被開發出來，而產品的輕薄短小化及堅固耐用性漸漸成為消費者購買之主要訴求，因此常利用硬度更高的材料來做為原料以提高產品之耐用性，而用來生產所用模具之硬度，也就需要更高，但利用硬度更高的材料來製作模具不僅難度更高，且這樣的材料往往價格較高，另一方面硬度較低較便宜之材料，其耐用性略顯不足。
此外，在各項微型化製程中，如光學蝕刻技術(Photolithography)在半導體製程中扮演著極重要的角色，隨著半導體相關製程技術及光學微影設備不斷的進步，微影技術隨著曝光波長縮短，將會面臨到光學成像技術的瓶頸。因此，為了因應微細加工及奈米製造的需要，傳統光學微影需再降低光源的波長以符合產品朝向輕薄短小化之趨勢，但相關光源及週邊系統之價格相當昂貴，且製程時間長，未來勢必面臨經濟量產的難題。
在這個情況下，奈米壓印技術便具有較高的方便性及簡易性，只要製作一個壓印模具，快速且多次印刷或 圖案轉移即可達成，且材料的浪費亦可降低，除此之外，壓印技術亦可運用在大面積的圖案製備過程上，可大幅降低生產成本、提高產品生產力。
然而，奈米壓印技術在模具材料的選擇上，亦具有同樣的問題存在，即選擇硬度較高之材料做為模具，會使得成本攀高，若選擇硬度較低之材料，卻又不敷使用。
因此如何能降低模具之成本，並提高模具之耐用性，實是一個亟待解決之問題。
為滿足上述所提出的解決模具材料硬度問題的需求。本發明人基於多年從事研究與諸多實務經驗，經多方研究設計與專題探討，遂於本發明提出一種奈米壓印模具之硬度加強裝置及方法以作為前述期望一實現方式與依據。
有鑑於上述課題，本發明之目的為提供一種奈米壓印模具之硬度加強裝置及方法，特別是透過奈米壓痕技術，使得模具硬度增強之裝置及方法。
緣是，為達上述目的，依本發明之奈米壓印模具之硬度加強裝置，其包含一母模、一公模及一硬度加強部。公模係由一第一材料組成，用以壓印一母模，在母模上產生一奈米結構圖案，此母模係以一第二材料組成，其中第一材料之硬度高於第二材料，其中硬度加強部可以一奈米壓痕裝置位于母模上方，其係使用一奈米壓痕技術予母模，以增強母模表面之硬度。
承上所述，因依本發明之奈米壓印模具之硬度加強裝置及其實施方法，可於公模壓印母模，產生奈米結構圖案後，透過奈米壓痕技術，有效加強母模表面之硬度。
茲為使 貴審查委員對本發明之技術特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，下文謹提供較佳之實施例及相關圖式以為輔佐之用，並以詳細之說明文字配合說明如後。
以下將參照相關圖式，說明依本發明較佳實施例之奈米壓印模具之硬度加強裝置及其實施方法，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。
請參閱第一圖，係顯示本發明之奈米壓印模具之硬度加強裝置之方塊圖，其包含一母模12、一公模11及一硬度加強部14。公模11係由一第一材料111組成，用以壓印一母模12，在母模12上產生一奈米結構圖案15，此母模12係以一第二材料121組成，其中第一材料111之硬度高於第二材料121，而硬度加強部係以一奈米壓痕裝置141來實施，透過一奈米壓痕技術予母模12，以增強母模12表面之硬度，即可得一提高硬度之模具13。
其中公模係利用光學微影技術、電子束微影直寫技術(E-beam lithography)、X光微影技術(X-ray lithography)或離子束微影技術(Focus ion-beam lithography)來製作，且公模為具有精密奈米結構圖案 之模具。
其中，硬度加強部可為物理方法或化學方法。而物理方法包含放置一奈米壓痕裝置于母模上方，其可為一鑽石探針。而化學方法包含陽極處理法。
其中，第二材料可為鋯(Zirconium)金屬。
此外，本發明之奈米壓印模具之硬度加強裝置更包含一基板，且此母模係將此奈米結構圖案壓印至此基板。
請參閱第二圖，係顯示本發明之奈米壓印模具之硬度加強裝置之一較佳實施例之示意圖，其顯示本發明之母模12製作方法，首先利用光學微影技術、電子束微影直寫技術、X光微影技術或離子束微影技術製作具有精密奈米結構圖案之一公模11，此公模11係由一第一材料組成，接續，將此公模11壓印在一利用第二材料製成之母模12上，以在母模12上形成奈米結構圖案，再將公模11移去，即完成母模12之製造。
請參閱第三圖，係顯示本發明之奈米壓印模具之硬度加強裝置之另一較佳實施例之示意圖，首先將表面具有奈米結構圖案之母模12壓印至一基板16表面之光阻劑層31上，使奈米結構圖案轉印至基板16之光阻劑層31，然後移去母模12，再利用反應離子蝕刻法(Reactive Ion Etching，RIE)去除殘餘在壓印擠壓區之光阻劑。
請參閱第四圖，係顯示本發明之奈米壓印模具之硬度加強方法之步驟流程圖，其步驟如後：步驟S41：提供一公模，其以一第一材料組成，用以在一母模上產生一奈米結構圖案，此母模係以一第二 材料組成，其中第一材料之硬度高於第二材料；以及步驟S42：透過一硬度加強部以增強母模表面之硬度。
其中，公模係利用光學微影技術、電子束微影直寫技術、X光微影技術或離子束微影技術來製作，公模為具有精密奈米結構圖案之模具。
其中，硬度加強部可為物理方法或化學方法，而物理方法包含放置一奈米壓痕裝置于母模上方，其可為一鑽石探針，而化學方法包含陽極處理法。
其中，第二材料係可為鋯金屬。
此外，本發明之奈米壓印模具之硬度加強方法更包含一基板，且此母模係將此奈米結構圖案壓印至此基板。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。
11‧‧‧公模
111‧‧‧第一材料
12‧‧‧母模
121‧‧‧第二材料
13‧‧‧提高硬度之模具
14‧‧‧硬度加強部
141‧‧‧奈米壓痕裝置
15‧‧‧奈米結構圖案
16‧‧‧基板
31‧‧‧光阻劑層
S41~S42‧‧‧步驟流程
第一圖 係顯示本發明之奈米壓印模具之硬度加強裝置之方塊圖；第二圖 係顯示本發明之奈米壓印模具之硬度加強裝置之一較佳實施例之示意圖；第三圖 係顯示本發明之奈米壓印模具之硬度加強裝置之另一較佳實施例之示意圖；以及第四圖 係顯示本發明之奈米壓印模具之硬度加強方法之步驟流程圖。
S41~S42‧‧‧步驟流程

Claims (20)

  1. 一種奈米壓印模具之硬度加強裝置，至少包含：一母模；一公模，係由一第一材料組成，用以壓印該母模，在該母模上產生一奈米結構圖案，該母模係以一第二材料組成，其中該第一材料之硬度高於該第二材料；以及一硬度加強部，係形成於該母模之表面以增強該母模之表面之硬度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之奈米壓印模具之硬度加強裝置，其中該公模係利用光學微影技術、電子束微影直寫技術(E-beam lithography)、X光微影技術(X-ray lithography)或離子束微影技術(Focus ion-beam lithography)來製作。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之奈米壓印模具之硬度加強裝置，其中該公模為具有精密奈米結構圖案之模具。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之奈米壓印模具之硬度加強裝置，其中該硬度加強部為物理方法所形成。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之奈米壓印模具之硬度加強裝置，其中該物理方法包含放置一奈米壓痕裝置于母模上方。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之奈米壓印模具之硬度加強裝置，其中該奈米壓痕裝置係為一鑽石探針。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之奈米壓印模具之硬度加 強裝置，其中該硬度加強部為化學方法所形成。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之奈米壓印模具之硬度加強裝置，其中該化學方法包含陽極處理法。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之奈米壓印模具之硬度加強裝置，其中該第二材料可為鋯(Zirconium)金屬。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之奈米壓印模具之硬度加強裝置，該裝置更包含一基板，且該母模係將該奈米結構圖案壓印至該基板。
  11. 一種奈米壓印模具之硬度加強方法，至少包含：提供一公模，其以第一材料組成，用以壓印一母模，在該母模上產生一奈米結構圖案，該母模係以第二材料組成，其中該第一材料之硬度高於該第二材料之硬度；以及形成一硬度加強部於該母模之表面以增強該母模之表面之硬度。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之奈米壓印模具之硬度加強方法，其中該公模係利用光學微影技術、電子束微影直寫技術、X光微影技術或離子束微影技術來製作。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之奈米壓印模具之硬度加強方法，其中該公模為具有精密奈米結構圖案之模具。
  14. 如申請專利範圍第11項所述之奈米壓印模具之硬度加強方法，其中該硬度加強部為物理方法所形成。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之奈米壓印模具之硬度 加強方法，其中該物理方法包含放置一奈米壓痕裝置于母模上方。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之奈米壓印模具之硬度加強方法，其中該奈米壓痕裝置係為一鑽石探針。
  17. 如申請專利範圍第11項所述之奈米壓印模具之硬度加強方法，其中該硬度加強部為化學方法所形成。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之奈米壓印模具之硬度加強方法，其中該化學方法包含陽極處理法。
  19. 如申請專利範圍第11項所述之奈米壓印模具之硬度加強方法，其中該第二材料係為一鋯金屬。
  20. 如申請專利範圍第11項所述之奈米壓印模具之硬度加強方法，該方法更包含一基板，且該母模係將該奈米結構圖案壓印至該基板。
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