TWI436415B - 薄膜轉印方法 - Google Patents

薄膜轉印方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI436415B
TWI436415B TW100136157A TW100136157A TWI436415B TW I436415 B TWI436415 B TW I436415B TW 100136157 A TW100136157 A TW 100136157A TW 100136157 A TW100136157 A TW 100136157A TW I436415 B TWI436415 B TW I436415B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
film
fixing unit
substrate
transfer method
metal layer
Prior art date
Application number
TW100136157A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201316387A (zh
Inventor
Uan Kuin Su
Ming Yueh Chuang
Shyh Jer Huang
Original Assignee
Univ Nat Cheng Kung
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Univ Nat Cheng Kung filed Critical Univ Nat Cheng Kung
Priority to TW100136157A priority Critical patent/TWI436415B/zh
Publication of TW201316387A publication Critical patent/TW201316387A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI436415B publication Critical patent/TWI436415B/zh

Links

Landscapes

  • Catalysts (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Description

薄膜轉印方法
本發明係關於一種薄膜轉印方法，尤指一種適用於石墨烯薄膜轉印之方法。
於光電、半導體等領域之製程中，常會以濕式化學蝕刻法將晶圓或基板之薄膜或特定材料層去除。然而，大多數蝕刻法僅能去除晶圓或基板表面之材料，若欲去除非表面之材料，則須先將表面之材料脫離基板，並使其漂浮於蝕刻液中，再進行非表面材料之蝕刻。
如圖1A至圖1D之習知薄膜轉印流程圖所示。首先，如圖1A所示，提供一基板31，其中，基板31上係形成有一催化金屬層32及一薄膜33。接著，如圖1B及圖1C所示，將形成有催化金屬層32及薄膜33之基板31置入蝕刻液中，以使催化金屬層32進行濕式蝕刻。於催化金屬層32蝕刻過程中，形成於其上之薄膜33即會漂浮於蝕刻液上，待催化金屬層32蝕刻完畢後，即可將漂浮於蝕刻液上之薄膜33攤平，並對位基板31，以將薄膜33轉印製基板31上，完成薄膜轉印之目的，如圖1D所示。
然而，於習知之薄膜轉印技術中，漂浮於蝕刻液上之薄膜經常會因皺折而有不容易攤平之情形。再則，由於薄膜僅為奈米厚度，因此常可能於攤平薄膜之過程中毀損薄膜，而降低薄膜轉印之良率。此外，漂浮於蝕刻液上之薄膜亦難以將其再次遵照原先薄膜與基板之相對位置轉印於基板上。
有鑑於此，提供一種可固定基板與薄膜相對位置之薄膜轉印之方法，並且透過此方法縮短薄膜轉印時間，以改善薄膜轉印之效率及良率，並助使電子或半導體產業獲得更進一步之發展。
本發明之主要目的係在提供一種薄膜轉印方法，俾能在不改變基板與薄膜間之原本相對位置情況下，進行薄膜轉印。
為達成上述目的，本發明係提供一種薄膜轉印方法，包括四個步驟，分別為(A)至(D)：(A)提供一基板及一固定單元，其中，固定單元具有一表面，而基板係設置有一催化金屬層及一薄膜。於基板部分，催化金屬層係形成於基板上，而薄膜係形成於催化金屬層上；(B)設置固定單元於薄膜上，其中，固定單元之表面係面向薄膜；(C)蝕刻催化金屬層，且固定單元係施予薄膜一壓力，以將薄膜轉印至基板上；以及(D)移除固定單元，以使基板與薄膜在不改變其相對位置之情況下，完成薄膜之轉印。
如上所述，步驟(B)設置固定單元於薄膜之方法，可為於固定單元之表面面向基板之方向，為將固定單元之表面壓合至薄膜上，以使固定單元設置於薄膜上。其中，由於固定單元之表面係透過凡德瓦力與薄膜相連接，因此，固定單元可透過數次壓合於薄膜之方式，使固定單元更穩固地設置於薄膜上。
而於步驟(C)中，固定單元所施予薄膜之壓力可為一持續之壓力。是以，本發明之步驟(C)可為：蝕刻催化金屬層，且固定單元係施予薄膜一持續之壓力，以使薄膜於催化金屬層蝕刻過程中，可固定薄膜與基板之相對位置，並使薄膜逐漸朝基板之方向移動，以達到轉印薄膜至基板上之目的。
此外，上述步驟(C)中，固定單元所施予基板之壓力可為一持續之外界壓力，即於蝕刻金屬層過程中，固定單元係會受到外界所施予之一持續壓力，以使薄膜於催化金屬蝕刻過程中，逐漸朝基板方向移動。而此持續之外界壓力可為一機械力、一重力、或其組合，但不限於此。是以，步驟(C)可為：(C)蝕刻催化金屬層，並提供一持續之外界壓力至固定單元上，以使薄膜於催化金屬層蝕刻過程中，固定薄膜與基板之相對位置，並使薄膜逐漸朝基板之方向移動，以達到轉印薄膜至基板上之目的。
而上述之基板，其材料並無特別限制，較佳之基板材料係至少一選自由：藍寶石、氮化鎵、氮化鋁鎵、氮化銦鎵、磷化鋁銦鎵、矽晶圓、及玻璃所組成之群組。更佳係藍寶石、氮化鎵、及矽晶圓。
另外，上述蝕刻催化金屬層之方法可為濕式蝕刻法。
而於上述基板之金屬催化層上所形成之薄膜可為一具有可撓性之薄膜，以使該薄膜可應用於可撓性之產品，如軟性電子等。其中，此薄膜之材料較佳係至少一選自由：石墨烯、金屬材料、介電材料、半導體材料、及高分子材料所組成之群組。而更佳之薄膜材料係為石墨烯。
再則，上述固定單元之表面可為一經由表面處理之表面，其中，固定單元表面進行表面處理之目的係為使薄膜與固定單元間之表面親和力小於薄膜與基板間之表面親和力，以使固定於薄膜上之固定單元，於轉印薄膜至基板後，得以順利移除。因此，於固定單元移除時，固定單元之經由表面處理之表面係可達到避免損壞薄膜之功效。
而固定單元之表面處理方法可為表面電漿處理法、UV光照射法、或鍍膜法，較佳係為表面電漿處理法，使固定單元具有一經由電漿處理法處理之表面。
更則，上述之固定單元可為一圖案化之固定單元。由於本發明之薄膜轉印方法係於蝕刻基板之催化金屬層情況下，利用固定單元施予薄膜之壓力，以使薄膜逐漸朝基板方向移動，直至催化金屬層蝕刻完成後，即可同時達成將薄膜轉印至基板之目的。因此，圖案化之固定單元可使蝕刻液均勻分散於薄膜及催化金屬層間，以使催化金屬層之蝕刻效果更為均勻，並使薄膜轉印效果更為平整。除此之外，圖案化之固定單元亦可降低固定單元與薄膜接觸之面積，以減少固定單元損壞薄膜之機率，增加薄膜轉印之良率。
而上述固定單元之材料可為一軟性材料，以減少薄膜之破損。固定單元之材料較佳係至少一選自由：聚二甲基 矽氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene terephthalate,PET)、矽膠、高分子材料、及金屬箔所組成之群組。更佳係為聚二甲基矽氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)。
透過本發明所提供之薄膜轉印方法，不但可減少薄膜轉印之時間，更可提高薄膜轉印至基板之精確度，以使薄膜與基板在不改變其原本相對位置之情況下，進行薄膜之轉印。
以下係藉由具體實驗例說明本發明之實施方式，熟習此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地了解本發明之其他優點與功效。此外，本發明亦可藉由其他不同具體實施例加以施行或應用，在不悖離本發明之精神下進行各種修飾與變更。
實施例1
請參考圖2A至圖2D之本發明實施例1之薄膜轉印流程圖。
如圖2A所示，首先，提供一基板11及一固定單元21，其中，固定單元21具有一表面22，而基板11係具有有一催化金屬層12及一薄膜13。於基板11部分，催化金屬層12係以熱蒸鍍法形成於基板11上，而薄膜13係形成於催化金屬層12上。於本實施例中，基板11為氮化鎵磊晶層，而催化金屬層12之材料為鎳金屬且厚度為300奈米，另外，薄膜13材料為石墨烯。接著，將固定單元21之表面22面向薄膜13，並將固定單元21壓合至薄膜13上，以使固定單元21設置於薄膜13上。
上述，本實施例薄膜13形成於催化金屬層12之方法為：將形成有催化金屬層12之基板11，於通入丙烷或乙缺、氬氣、氫氣之高溫低壓空間中，使催化金屬層12形成鎳碳合金後，並持續通入氬氣，降至室溫，以於催化金屬層12上形成石墨稀之薄膜13。
如圖2B及圖2C所示，本實施例係使用氯化鐵溶液為蝕刻液，以濕式蝕刻法蝕刻基板11之催化金屬層12。而本實施例之固定單元21會施予薄膜13一持續之外界壓力，且該持續之外界壓力係為持續且大小固定之外界壓力，以使薄膜13於催化金屬層12蝕刻過程中，可固定薄膜13與基板11之相對位置，並使薄膜13逐漸朝基板11之方向移動，以達到轉印薄膜13至基板11上之目的。而於本實施例中，固定單元21所施予薄膜13之持續且大小固定之外界壓力係為砝碼重量所形成之重力。
最後，如圖2D所示，將固定單元21移除，以使基板11與薄膜13在不改變其原本相對位置之情況下，且不使薄膜13皺折之情況下，完成薄膜13之轉印。
於本實施例中，如圖3所示。固定單元21係為一圖案化之固定單元21，以使氯化鐵蝕刻溶液均勻分散於薄膜13及催化金屬層間12，並使催化金屬層12之蝕刻效果更為均勻，且薄膜13轉印效果更為平整。此外，本實施例之固定單元21材料係為聚二甲基矽氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)之軟性材料，如此，可避免薄膜13與固定單元21接觸時可能造成之薄膜13損毀。此外，本實施例之固定單元21表面22係為透過表面電漿處理所形成之一表面電漿處理之表面，以使固定單元21之表面22與薄膜13間之表面親合力小於薄膜13與基板11間之表面親合力，如此，於固定單元21於轉印薄膜13至基板11後，得以將固定單元21於薄膜13上順利移除。因此，固定單元21由薄膜13移除時，固定單元21之經由表面處理之表面即具有避免損壞薄膜13之功能，以增加薄膜13轉印至基板11之良率。
實施例2
如圖4A至4D之本發明實施例2之薄膜轉印流程圖所示。本實施例與實施例1大致相同，差別僅在於本實施例之固定單元21無圖案化。此外，本實施例之固定單元21材料為聚對苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene terephthalate,PET)之軟性材料，以避免薄膜13與固定單元21接觸時可能造成之薄膜13損毀。再則，本實施例之固定單元21表面22係為經由UV光照射法所處理之表面，以使固定單元21之表面22與薄膜13間之表面親合力小於薄膜13與基板11間之表面親合力，如此，於固定單元21於轉印薄膜13至基板11後，得以將固定單元21於薄膜13上順利移除。
更則，於本實施例中，固定單元21係會施予薄膜13一壓力，以使薄膜13於催化金屬層12蝕刻過程中，可固定薄膜13與基板11之相對位置，並使薄膜13逐漸朝基板11之方向移動，以達到轉印薄膜13至基板11上之目的。其中，固定單元21所施予薄膜13之壓力係由機械所產生之一持續之外界壓力。
是以，本實施例之基板11與薄膜13在不改變其原本相對位置，且不使薄膜13皺折之情況下，得以完成薄膜13轉印至基板11之目的。
實施例3
如圖5A至圖5D之本發明實施例3之薄膜轉印流程圖所示。本實施例與實施例1大致相同，差別僅在於本實施例固定單元21之材料為矽膠軟性材料，以避免薄膜13與固定單元21接觸時可能造成之薄膜13損毀。
再則，本實施例之固定單元21之表面22係透過鍍膜法，以極薄之碳膜處理其表面22，以使固定單元21之表面22與薄膜13間之表面親合力小於薄膜13與基板11間之表面親合力，如此，於固定單元21於轉印薄膜13至基板11後，得以將固定單元21於薄膜13上順利移除。
此外，本實施例之固定單元21係會施予薄膜13一壓力，以使薄膜13於催化金屬層12蝕刻過程中，可固定薄膜13與基板11之相對位置，並使薄膜13逐漸朝基板11之方向移動，以達到轉印薄膜13至基板11上之目的，其中，該壓力一持續之壓力，且係為固定單元21本身重量所形成之重力。
上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。
11．．．基板
12．．．催化金屬層
13．．．薄膜
21．．．固定單元
22．．．表面
31．．．基板
32．．．催化金屬層
33．．．薄膜
圖1係習知薄膜轉印流程圖。
圖2係本發明實施例1之薄膜轉印流程圖。
圖3係本發明實施例1之固定單元立體圖。
圖4係本發明實施例2之薄膜轉印流程圖。
圖5係本發明實施例3之薄膜轉印流程圖。
11．．．基板
12．．．催化金屬層
13．．．薄膜
21．．．固定單元
22．．．表面

Claims (17)

  1. 一種薄膜轉印方法，包括：(A)　提供一基板及一固定單元，該固定單元係具有一表面，且該基板係設置有一催化金屬層及一薄膜，其中，該催化金屬層係形成於該基板上，且該薄膜係形成於該催化金屬層上；(B)　設置該固定單元於該薄膜上，其中，該固定單元之該表面係面向該薄膜；(C)　蝕刻該催化金屬層，且該固定單元係施予該薄膜一壓力，以將該薄膜轉印至該基板上；以及(D)　移除該固定單元。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜轉印方法，其中，該壓力係一持續之壓力。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜轉印方法，其中，步驟(C)係為：(C)　蝕刻該催化金屬層，且該固定單元係施予該薄膜一持續之壓力，以使該薄膜於該催化金屬層蝕刻過程中，固定該薄膜與該基板之相對位置，並使該薄膜逐漸朝該基板之方向移動，以轉印該薄膜至該基板上。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜轉印方法，其中，該壓力係一持續之外界壓力。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜轉印方法，其中，步驟(C)係為：(C)　蝕刻該催化金屬層，並提供一持續之外界壓力至該固定單元上，以使該薄膜於該催化金屬層蝕刻過程中，固定該薄膜與該基板之相對位置，並使該薄膜逐漸朝該基板之方向移動，以轉印該薄膜至該基板上。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之薄膜轉印方法，其中，該外界壓力係為一機械力、一重力、或其組合。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜轉印方法，其中，該基板之材料係至少一選自由：藍寶石、氮化鎵、氮化鋁鎵、氮化銦鎵、磷化鋁銦鎵、矽晶圓、及玻璃所組成之群組。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜轉印方法，其中，該薄膜係為一具可撓性之薄膜。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜轉印方法，其中，該薄膜之材料係至少一選自由：石墨烯、金屬材料、介電材料、半導體材料、及高分子材料所組成之群組。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜轉印方法，其中，該薄膜係石墨烯。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜轉印方法，其中，該固定單元之該表面係為一經由表面處理之表面。
  12. 如申請專利範圍第12項所述之薄膜轉印方法，其中，該經由表面處理之表面，其表面處理方法為表面電漿處理法、UV光照射法、或鍍膜法。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜轉印方法，其中，該固定單元係為一圖案化之固定單元。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜轉印方法，其中，該固定單元之材料係為一軟性材料。
  15. 如申請專利範圍第15項所述之薄膜轉印方法，其中，該固定單元之材料係至少一選自由：聚二甲基矽氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene terephthalate,PET)、矽膠、高分子材料、及金屬箔所組成之群組。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之薄膜轉印方法，其中，該固定單元之材料係為聚二甲基矽氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)。
  17. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜轉印方法，其中，該催化金屬層係以濕式蝕刻法進行蝕刻。
TW100136157A 2011-10-05 2011-10-05 薄膜轉印方法 TWI436415B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW100136157A TWI436415B (zh) 2011-10-05 2011-10-05 薄膜轉印方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW100136157A TWI436415B (zh) 2011-10-05 2011-10-05 薄膜轉印方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201316387A TW201316387A (zh) 2013-04-16
TWI436415B true TWI436415B (zh) 2014-05-01

Family

ID=48803107

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW100136157A TWI436415B (zh) 2011-10-05 2011-10-05 薄膜轉印方法

Country Status (1)

Country Link
TW (1) TWI436415B (zh)

Also Published As

Publication number Publication date
TW201316387A (zh) 2013-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kim et al. Wetting‐Assisted Crack‐and Wrinkle‐Free Transfer of Wafer‐Scale Graphene onto Arbitrary Substrates over a Wide Range of Surface Energies
US9690190B2 (en) Pellicles and methods of manufacturing the same
Liu et al. The origin of wrinkles on transferred graphene
TWI421809B (zh) 可撓曲基板自載板上脫離的方法及可撓式電子裝置的製造方法
US20110070146A1 (en) Method of manufacturing graphene, graphene manufactured by the method, conductive film comprising the graphene, transparent electrode comprising the graphene, and radiating or heating device comprising the graphene
JP2014525134A (ja) 薄膜の転写方法
TW201727706A (zh) 反調圖案形成之方法
JP2007005377A (ja) プラズマエッチング方法、制御プログラム、コンピュータ記憶媒体及びプラズマエッチング装置
US20100193469A1 (en) Method for manufacturing micro/nano three-dimensional structure
WO2019085059A1 (zh) 纳米压印模板及其制作方法和应用
US11067887B2 (en) Apparatus for manufacturing pellicle
JP6441181B2 (ja) インプリント用テンプレートおよびその製造方法、および半導体装置の製造方法
Shen et al. Rational design on wrinkle‐less transfer of transition metal dichalcogenide monolayer by adjustable wettability‐assisted transfer method
Kim et al. A review on transfer process of two-dimensional materials
Jia et al. A Double Self‐Assembly Process for Versatile Reduced‐Graphene‐Oxide Layer Deposition and Conformal Coating on 3D Structures
JP2014120584A (ja) インプリント用マスクの洗浄方法
Campos et al. Surface treatment of polyimide substrates for the transfer and multitransfer of graphene films
US20130309458A1 (en) Method for manufacturing graphene using light and graphene manufactured using the same
TWI551386B (zh) 移除材料及轉印圖案的方法及系統
TWI436415B (zh) 薄膜轉印方法
Choi et al. Unusually high optical transparency in hexagonal nanopatterned graphene with enhanced conductivity by chemical doping
KR20190122076A (ko) 2차원 물질의 패턴이 형성된 유연소자 및 그 제조 방법
KR20130035617A (ko) 그래핀상의 금속 박막의 형성 방법
KR101293205B1 (ko) 나노 딤플 패턴의 형성방법 및 나노 구조물
Sakamoto et al. High aspect ratio fine pattern transfer using a novel mold by nanoimprint lithography

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees