TWI424468B

TWI424468B - 軟模及其製造方法

Info

Publication number: TWI424468B
Application number: TW097119483A
Authority: TW
Inventors: Sheng Shin Guo; Chia Yang Chang; Teng Sheng Chen; Yun Lien Hsiao; Jung Jung Kuo
Original assignee: Visera Technologies Co Ltd; Omnivision Tech Inc
Priority date: 2008-01-16
Filing date: 2008-05-27
Publication date: 2014-01-21
Also published as: TW200933697A; US20090179138A1; CN101487971A

Description

軟模及其製造方法

本發明係關於軟模，且特別有關於一種晶圓級之光學軟模及其製造方法。

一般而言，為形成一軟模，需將彈性材料添加至一模件中以形成具凹凸狀之立體模型，可用來形成一良好的圖案。良好的圖案可為一印刷圖案。軟模可應用於LCD元件中的彩色濾光片，或有機發光二極體之電極。軟模通常可利用一彈性聚合物來形成，例如，聚二甲基矽氧烷(PDMS)。此外，聚氨酯或聚亞醯胺也可代替PDMS用來形成軟模。軟模的形成方法如下述第1圖所示。

第1A至1D圖顯示一般傳統軟模的形成方法。參照第1A圖，模件112置於U型結構110中。模件112形成方法可為形成一阻障層，例如，氮化矽或氧化矽，於一基板之上，並進行微顯程序以形成圖案，使此預先形成之圖案形成於基板上。

參照第1B圖，將一彈性聚合物之預聚合物添加至模件112中，以形成一聚合物層114。接著對此聚合物層進行處理。

參照第1C圖，以一O₂ 電漿處理聚合物層114之表面，使聚合物層114表面之化合物帶有“-OH”基，接著以矽烷偶合劑處理帶有“-OH”基化合物之聚合物層114 表面。矽烷偶合劑可促進聚合物層114與背板116間的接合。

參照第1D圖，將U型結構110置於真空室118中。真空室118提供支持結構1184來支持具有聚合物層114之U型結構110，平台1182負載背板116，且一平台傳動器可上下移動平台1182。在具有聚合物層114之U型結構110置於真空室118前或後，將背板116置於平台182上。接著，真空室118之平台傳動器可向上移動，使背板116貼附至聚合物層114之背面。在真空環境下，當背板116貼附至聚合物層114之表面時，可避免氣泡形成於聚合物層114及背板116之間。

然而，此傳統的軟模形成方法非常複雜，且無法控制軟模的厚度，此外，此傳統的形成方法並不具有水平校準步驟，容易導致軟模的厚度不均一。再者，此傳統的軟模在應用時容易產生氣泡的堆積。因此，半導體業界亟需一種新穎之軟模及其形成方法以克服上述缺點。

本發明係提供一種軟模，包括一聚合物層，具有一圖案於該聚合層之一第一表面上；至少一空氣通道，形成於該第一表面上，以及一背板，貼附至該聚合層之一第二表面。

本發明另提供一種軟模的形成方法，包括提供一模件，其具有一預先形成之圖案；將該模件置於一空穴中，並校準該模件及該空穴之水平位置，其中該空穴被至少一壩狀結構所圍繞；形成一聚合物層於該模件上；貼附一背板至該聚合物層及該壩狀結構之上表面；分離該聚合物層與該模件，其中該分離之聚合物層具有一圖案化表面，以及切割至少一空氣通道於該圖案化表面上。

本發明更提供一種軟模的製造方法，包括提供一模件，其具有一預先形成之圖案；形成至少一柵狀結構於該模件上；將該模件置於一空穴中，並校準該模件及空穴之水平位置，其中該空穴被至少一壩狀結構所圍繞，且該柵狀結構低於壩狀結構的上表面；形成一聚合物層於該模件上；貼附一背板至該聚合物層及該壩狀結構之一上表面，以及分離該聚合物層與該模件。

為了讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖示，作詳細說明如下：

第2圖顯示本發明軟模之一實施樣態。應注意的是，為了清楚描述本發明之特徵，第2、3圖僅為本發明實施例之簡單圖示，在實際應用時，此技藝人士可依不同的需求增加或修改此半導體結構。

第2圖為一具背板之軟模剖面圖。參照第2圖，軟模包含聚合物層16，其具有一印刷圖案之表面，且背板18貼附至聚合物16之另一表面。聚合物層16可為聚二甲基矽氧烷(PDMS)、聚氨酯、聚亞醯胺、環氧樹酯、酌醛型環氧樹酯或其他常用材料。背板18貼附於聚合物層16之背面以避免在形成聚合物層16時，損害或改變聚合物層的結構及尺寸。換言之，背板18可協助聚合物層16的形成。背板18可為一堅硬的材質，例如，塑膠或玻璃。應注意的是，至少一空氣通道形成於聚合物層16之圖案化表面上以釋放空氣，並促進軟模與其他元件的接合。

第3A至3G圖為本發明軟模形成方法之第一實施樣態。參照第3A圖，提供模件10。在模件10之一表面上具有一適當的圖案，例如，凹或凸之立體結構。模件10的形成方法包括形成阻隔材料層於基板10a之上，如矽基板，接著將此阻隔材料層微影圖案化，使一適當的圖案10b形成於此基板上。此圖案可以金屬(例如，Ti, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, In, Sn, Pb, P, As, Sb or Ni)、光阻、介電材料(例如，氧化物、氮化矽、氮氧化矽)或石蠟來形成。

參照第3B圖，將模件10置於空穴區12中，並校準空穴區及模件之水平位置。空穴區12為一凹面空間且被至少一霸狀結構14所圍繞。在本發明中，聚合物層16之厚度係為基板10a頂部表面至霸狀結構14頂部表面之間的距離。因此，可藉由調整霸狀結構的高度來獲得具有適當厚度之聚合物層(或軟模)。將模件10置於空穴區12後，進行水平誤差的檢測及校準。在一實施例中，此技藝人士可依各自的需求選擇適當的儀器或裝置以校正水平誤差。

參照第3C圖，添加一彈性聚合物(可塑性彈性體)之預聚物至模件10中以形成一聚合物層16。在本發明中，任何適合的聚合物材料皆可使用。例如，聚合物層16可以聚二甲基矽氧烷(PDMS)、聚氨酯、聚亞醯胺、聚醯胺、含氟聚合物、聚四氟乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、氮化矽、環氧樹酯、novolac環氧樹酯(novolac)、間甲酚novolac環氧樹酯(meta-cresol novolac)或phenolic環氧樹脂(phenolic)所形成。

參照第3D圖，在聚合物材料固化前，將背板18貼附至霸狀結構14及聚合物層16上，可使背板18與聚合物層16穩固地貼合。在一實施例中，若有需要，背板18可預先清洗以產生OH基來增加背板16及聚合物層18之間的貼合。在另一實施例中，背板可利用一偶合劑處理來增加背板16及聚合物層18之間的貼合。背板18可為一堅硬的材料，例如，塑膠或玻璃。

接著，在分離聚合物層16及模件10之前，進行一製模程序，例如，施加壓力或給予真空環境。在施加壓力程序中，由上而下提供一重力至背板18上(未圖示)。在真空程序中，參照第3E圖，將形成有聚合物層16之模件10置於真空室30中。真空室30之平台32可支撐具有聚合物16之模件10，且平台32可上下移動。在一真空環境下，平台32可被移動以對背板18及模件10施加壓力，可避免在聚合物層16及背板18間形成氣泡，以及避免軟模的不均一。即使在聚合物層16及背板18 之間形成少許的氣泡，這些氣泡也可藉由真空孔34排出。施加壓力或給予真空環境不僅可良好且完全地使背板18貼附至聚合物層16上，且可使聚合物層16的厚度維持均一。

參照第3F圖，將聚合物層16由模件10中分離出來。在一實施例中，將聚合物層16上的模件10及霸狀結構14去除。分離後，聚合物層16具有有一形成有圖案結構之表面(圖案化表面)，另一面則與背板18貼附。

參照第3G圖，形成至少一空氣通道20於聚合物層16之圖案化表面上。空氣通道20可釋放空氣以促進軟模及其他元件(如玻璃)之接合。空氣通道20可以一化學程序來形成，例如，蝕刻、微影、光微影或其他常用之方法。在另一實施例中，空氣通道20可以一物理程序來形成。例如，印刷、剪裁等類似程序。空氣通道20的形狀並無特別限制，例如，可為圓形、矩形、構圓形、三角形、多邊形等其他適合的形狀。在另一實施例中，空氣通道20可依不同的需求改變結構，例如，弧形、V形、溝槽狀或在凹槽的底部形成一或複數個突出部份。此外，空氣通道20的深度可大於約50nm。雖然空氣通道20的數量及密度並無特別限制，但其數量及密度會影響空氣的釋放。例如，若空氣通道20的數量愈多，釋放空氣的效果就愈好。

第4A至4F圖顯示本發明軟模形成方法之另一實施樣態。第4A至4F圖為本發明軟模形成方法之第二實施例。參照第4A圖，提供模件10。模件10具有一適當的圖案10b。模件10的形成方法包括形成阻隔材料層於基板10a上，如矽基板，接著將此阻隔材料層微影圖案化，使一適當的圖案10b形成於基板上。此圖案的材料與上述第一實施例相同。

參照第4B圖，至少一柵狀結構10c形成於基板10a之上。如第4B圖所示，柵狀結構10c位於圖案10b之間，且其低於霸狀結構之上表面(參照第4C圖)。柵狀結構10c可以蝕刻、微影、光微影、沉積或其他常用之方法，如印刷等類似方法來形成。在一實施例中，柵狀結構10c及圖案10b可以相同的光阻及程序形成。在另一實施例中，柵狀結構10c可以另一額外之光阻及微影程序來形成。此外，柵狀結構10c可為一黏著劑。柵狀結構10c之材料包括，但不限於，可為一光感應材料，較佳為一負光阻，例如，Kodak KTFR，正光阻，例如，Azoplate AZ1350(Shipley Co., Newton, Mass)或一環氧樹脂，例如，SU-8；或黏著劑，如，環氧樹酯、丙烯酸、矽氧樹脂或聚亞醯胺材料。

參照第4C圖，將形成有圖案10b及柵狀結構10c之模件10置於空穴區12，並進行模件10的水平校準。如上所述，空穴區12為一凹面空間且被至少一霸狀結構14所圍繞。可藉由調整霸狀結構的高度來獲得適當厚度之聚合物層(或軟模)。在將軟模10置於空穴區12後，進行水平誤差的檢測及校準。

參照第4D圖，添加一彈性聚合物(可塑性彈性體)之預聚物至模件10中以形成一聚合物層16。聚合物層16之材料與實施例1所述相同，例如可為聚二甲基矽氧烷(PDMS)、聚氨酯、聚亞醯胺、環氧樹酯或酚醛型環氧樹酯(novolac)。

參照第4E圖，在聚合物材料固化前，將背板18貼附至霸狀結構14及聚合物層16。如上所述，在貼附之前，可清洗背板18或以一偶合劑處理背板18。背板18可為一堅硬的材料，例如，塑膠或玻璃。在分離聚合物層16及模件10前，可進行一製模程序，例如，施加壓力或給予真空環境(未圖示)。

參照第4F圖，將聚合物層16由模件10中分離出來。在一實施例中，將聚合物層16上的模件10及霸狀結構14去除。聚合物層16具有有一形成有圖案結構之表面(圖案化表面)，另一面則與背板18貼附，因而形成一具有空氣通道之軟模。

藉由空氣通道的形成，本發明之軟模可釋放空氣以促進軟模及其他元件的貼附。此外，可藉由霸狀結構及真空程序控制軟模的厚度及獲得良好的均一性。同時，因背板在聚合物材料固化前貼附至霸狀結構，因此本發明之軟模形成方法並不必然需要電漿或偶合劑的處理。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

112‧‧‧模件

110‧‧‧U型結構

114‧‧‧聚合物層

116‧‧‧背板

118‧‧‧真空室

1182‧‧‧平台

1184‧‧‧支持結構

10‧‧‧模件

10a‧‧‧基板

10b‧‧‧圖案

10c‧‧‧柵狀結構

12‧‧‧空穴區

14‧‧‧霸狀結構

16‧‧‧聚合物層

18‧‧‧背板

20‧‧‧空氣通道

30‧‧‧真空室

32‧‧‧平台

34‧‧‧真空排氣孔

第1A-1D圖為一剖面示意圖，其顯示傳統軟模的形成方法。

第1A圖顯示將模件置於U型結構中以形成圖案。

第1B圖顯示將彈性聚合物之預聚合體添加至模件中以形成預聚合物層。

第1C圖顯示以O₂ 電漿及矽烷偶合劑處理聚合物層之表面。

第1D圖顯示將U型結構置於真空環境中。

第2圖顯示本發明軟模之剖面示意圖。

第3圖為一剖面示意圖，其顯示本發明一實施例之軟模形成方法。

第3A圖顯示提供模件，且在模件之表面上具有一適當的圖案。

第3B圖顯示將模件置於空穴區中，並校準空穴區及模件之水平位置。

第3C圖顯示添加彈性聚合物之預聚物至模件中以形成一聚合物層。

第3D圖顯示在聚合物材料固化前，將背板貼附至霸狀結構14及聚合物層16上。

第3E圖顯示在將形成有聚合物層之模件置於真空環境中。

第3F圖顯示聚合物層由模件中分離出來。

第3G圖顯示至少一空氣通道形成於聚合物層之圖案化表面上。

第4圖為一剖面示意圖，其顯示本發明另一實施例之軟模形成方法。

第4A圖顯示提供模件，且模件具有一適當的圖案。

第4B圖顯示至少一柵狀結構形成於基板上。

第4C圖顯示將形成有圖案及柵狀結構之模件置於空穴區，並進行水平校準。

第4D圖顯示添加彈性聚合物之預聚物至模件中以形成聚合物層。

第4E圖顯示在聚合物材料固化前，將背板貼附至霸狀結構及聚合物層上。

第4F圖顯示將聚合物層由模件中分離出來。

16‧‧‧聚合物層

18‧‧‧背板

20‧‧‧空氣通道

Claims

一種軟模，包括：一聚合物層，具有一圖案於該聚合層之一第一表面上；至少一空氣通道，形成於該第一表面上，其中該至少一空氣通道係為位於一圖案之突出部分中之凹槽；以及一背板，貼附至該聚合層之一第二表面。
如申請專利範圍第1項所述之軟模，其中該聚合物層包括聚二甲基矽氧烷(PDMS)、聚氨酯、聚亞醯胺、聚醯胺、含氟聚合物、聚四氟乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、氮化矽、環氧樹酯、novolac環氧樹酯、間甲酚novolac環氧樹酯或phenolic環氧樹脂。
如申請專利範圍第1項所述之軟模，其中該背板包括塑膠或玻璃。
如申請專利範圍第1項所述之軟模，其中該空氣通道為一溝槽。
如申請專利範圍第1項所述之軟模，其中該空氣通道的深度大於約50nm。
一種軟模的製造方法，包括：提供一模件，其具有一預先形成之圖案；將該模件置於一空穴中，並校準該模件及該空穴之水平位置，其中該空穴被至少一壩狀結構所圍繞；形成一聚合物層於該模件上；貼附一背板至該聚合物層及該壩狀結構之上表面；分離該聚合物層與該模件，其中該分離之聚合物層具有一圖案化表面；以及切割至少一空氣通道於該圖案化表面之突出部分中。
如申請專利範圍第6項所述之軟模的製造方法，其中該壩狀結構的高度控制該軟模的厚度。
如申請專利範圍第6項所述之軟模的製造方法，更包括在該背板貼附至該聚合物層後，施加一重力至該背板上。
如申請專利範圍第6項所述之軟模的製造方法，更包括在該背板貼附至該聚合物層後，將該聚合物層及背板移置一真空環境中。
如申請專利範圍第6項所述之軟模的製造方法，其中該背板在該聚合物層固化前貼附至該聚合物層上。
如申請專利範圍第6項所述之軟模的製造方法，其中該背板在貼附至該聚合物層前先進行清洗。
如申請專利範圍第6項所述之軟模的製造方法，其中該聚合物層包括聚二甲基矽氧烷(PDMS)、聚氨酯、聚亞醯胺、聚醯胺、含氟聚合物、聚四氟乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、氮化矽、環氧樹酯、novolac環氧樹酯、間甲酚novolac環氧樹酯或phenolic環氧樹脂。
如申請專利範圍第6項所述之軟模的製造方法，其中該背板包括塑膠或玻璃。
如申請專利範圍第6項所述之軟模的製造方法，其中該空氣通道為一溝槽。
一種軟模的製造方法，包括：提供一模件，其具有一預先形成之圖案；形成至少一柵狀結構於該模件上；將該模件置於一空穴中，並校準該模件及空穴之水平位置，其中該空穴被至少一壩狀結構所圍繞，且該柵狀結構低於壩狀結構的上表面；形成一聚合物層於該模件上；貼附一背板至該聚合物層及該壩狀結構之一上表面；以及分離該聚合物層與該模件，其中該分離之聚合物層具有一圖案化表面及至少一空氣通道形成於該圖案化表面之突出部分中。
如申請專利範圍第15項所述之軟模的製造方法，其中該柵狀結構與該預先形成之圖案為同時形成。
如申請專利範圍第15項所述之軟模的製造方法，其中該背板在該聚合物層固化前貼附至該聚合物層上。
如申請專利範圍第15項所述之軟模的製造方法，其中該柵狀結構為一光阻層。
如申請專利範圍第15項所述之軟模的製造方法，其中該柵狀結構為一黏著劑。
如申請專利範圍第15項所述之軟模的製造方法，其中該壩狀結構的高度控制該軟模的厚度。
如申請專利範圍第15項所述之軟模的製造方法，更包括在該背板貼附至該聚合物層後，施加一重力至該背板上。
如申請專利範圍第15項所述之軟模的製造方法，更包括在該背板貼附至該聚合物層後，將該聚合物層及背板移置一真空環境中。
如申請專利範圍第15項所述之軟模的製造方法，其中該背板在貼附至該聚合物層前先進行清洗。
如申請專利範圍第15項所述之軟模的製造方法，其中該聚合物層包括聚二甲基矽氧烷(PDMS)、聚氨酯、聚亞醯胺、聚醯胺、含氟聚合物、聚四氟乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、氮化矽、環氧樹酯、novolac環氧樹酯、間甲酚novolac環氧樹酯或phenolic環氧樹脂。
如申請專利範圍第15項所述之軟模的製造方法，其中該背板包括塑膠或玻璃。