TWI712557B - 形成具有次微米特徵的大面積模具母模之晶圓拼接方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種形成大面積奈米壓印模具母模的方法。所述方法包括將複數個子母模拼接片定位在剛性平面基板上。複數個子母模拼接片中的每一個子母模拼接片皆具有奈米尺度圖案並且代表大面積奈米壓印模具母模的子部分。所述方法進一步包括將複數個子母模拼接片黏附至剛性平面基板上。定位步驟確定一對相鄰的子母模拼接片中的每一個子母模拼接片上的奈米尺度圖案的奈米尺度特徵之間的距離。該距離具有微米尺度定位公差。並且提供大面積奈米壓印模具母模和大面積奈米壓印微影製程的方法。

Description

形成具有次微米特徵的大面積模具母模之晶圓拼接方法

本發明係關於一種形成具有次微米特徵的大面積模具母模之晶圓拼接方法。

對於使用種類廣泛的裝置及產品的使用者而言，電子顯示器是一種用於傳播資訊給使用者之幾乎無處不在的媒體。其中最常見的電子顯示器為陰極射線管（cathode ray tube, CRT）、電漿顯示面板（plasma display panel, PDP）、液晶顯示器（liquid crystal display, LCD）、電致發光顯示器（electroluminescent display, EL）、有機發光二極體（organic light emitting diode, OLED）和主動式矩陣有機發光二極體（active matrix OLED, AMOLED）顯示器、電泳顯示器（electrophoretic display, EP）、以及各種採用機電或電流體光調變（例如，數位微鏡裝置、電潤濕顯示器等等）的顯示器。這些現代顯示器中很多都需要高精度的製程以製造各種顯示結構和顯示元件。

壓印微影製程（imprint lithography），尤其是奈米壓印微影製程是許多可用的製造技術和製造方法之一，其可用於生產與現代電子顯示器相關的各種結構和元件。具體來說，奈米壓印微影製程通常在提供具有非常高精度的次微米（sub-micrometer）或奈米尺度特徵方面是突出的，同時容易適用於大規模生產。舉例而言，奈米壓印微影製程可用於通過使具有奈米尺度壓印圖案的晶圓（wafer）聚集在一起或拼接，來製造具有奈米尺度特徵的印模（stamp）或模具母模（mold master）。然後可以將模具母模用於奈米壓印微影製程以將奈米壓印圖案壓印到接收基板上。此外，各種大量製造方法，包括但不限於捲對捲壓印，可以與奈米壓印微影製程和模具母模結合使用，以滿足大規模生產的需要。然而，在大面積模具母模上提供次微米特徵精度或奈米尺度特徵精度可能是有困難的。具體來說，如果奈米尺度特徵精度必須延伸出晶圓的邊界，例如位在不同晶片上的奈米尺度特徵之間，則在實施時，可能會妨礙在大面積模具母模上保持奈米尺度精度。如此一來，雖然使用壓印微影製程甚至奈米壓印微影製程的大規模製造技術可能已經相當成熟，但是這些製程通常限於微米或更大尺寸的特徵。

為了解決這些技術問題並且根據本發明之一態樣，如本文所體現和廣泛描述的，提供一種形成大面積奈米壓印模具母模的方法，該方法包括：將複數個子母模拼接片定位在一剛性平面基板上，該複數個子母模拼接片中的每一個子母模拼接片皆具有一奈米尺度圖案並且代表該大面積奈米壓印模具母模的一子部分；以及將該複數個子母模拼接片黏附至該剛性平面基板上， 其中，該定位步驟確定一對相鄰的子母模拼接片中的每一個子母模拼接片上的該奈米尺度圖案的一奈米尺度特徵之間的一距離，該距離具有微米尺度定位公差。

根據本發明一實施例，該定位步驟包括使用定位銷和定位標記的其中一種，以將該子母模拼接片引導到該剛性平面基板上的位置，該微米尺度定位公差小於一百微米。

根據本發明一實施例，該剛性平面基板包括複數個表面凹部，該複數個凹部被配置以接收該子母模拼接片，該定位步驟包括藉由將一子母模拼接片放置在該複數個凹部中的一凹部中，以將該子母模拼接片引導到該剛性平面基板上的位置。

根據本發明一實施例，該凹部被配置以將單個子母模拼接片保持在位置中，該定位步驟所提供之該微米尺度定位公差小於一百微米。

根據本發明一實施例，該定位步驟包括在該剛性平面基板上將相鄰的子母模拼接片互相鄰接，以及控制每一個該子母模拼接片的一尺寸以提供該微米尺度定位公差。

根據本發明一實施例，控制該子母模拼接片的該尺寸，以提供小於十微米的該微米尺度定位公差。

根據本發明一實施例，每一個子母模拼接片的一尺寸被控制，以在該定位步驟後在相鄰的子母模拼接片之間產生一次微米間隙，該方法進一步包括重新調整該複數個子母模拼接片中的該子母模拼接片的一位置，以提供小於一微米的該微米尺度定位公差。

根據本發明一實施例，該剛性平面基板進一步包括一凹部、定位銷、和定位標記中的一種或多種，用來便於重新調整該子母模拼接片的一位置。

根據本發明一實施例，所述的形成大面積奈米壓印模具母模的方法進一步包括：填充該次微米間隙以提供該大面積奈米壓印模具母模的一平滑拼接表面。

根據本發明一實施例，所述的形成大面積奈米壓印模具母模的方法進一步包括：在該大面積奈米壓印模具母模上沉積一層金屬層，以形成該大面積奈米壓印模具母模的一金屬片複印模（metal shim replica），該金屬片複印模用於在一接收表面中壓印一大面積奈米壓印圖案。

依據本發明之另一態樣中，提供有一種大面積奈米壓印模具母模，包括：一剛性平面基板；以及複數個子母模拼接片，被定位並黏附至該剛性平面基板的一表面上，該複數個子母模拼接片中的子母模拼接片具有一奈米尺度圖案並且被定位以在一對相鄰的子母模拼接片中的每一個子母模拼接片上的該奈米尺度圖案的一奈米尺度特徵之間提供一微米尺度定位公差，其中，該複數個子母模拼接片中的該子母模拼接片代表該大面積奈米壓印模具母模的複數個子部分。

根據本發明一實施例，該剛性平面基板包括定位銷和定位標記中的一種或兩種，其被配置以作為該剛性平面基板上的該子母模拼接片的一位置參考。

根據本發明一實施例，該剛性平面基板包括在該剛性平面基板的表面中的一表面凹部，該表面凹部被配置以接收與定位該複數個子母模拼接片中的一子母模拼接片。

根據本發明一實施例，該複數個子母模拼接片中的相鄰的子母模拼接片在該剛性平面基板的表面上互相鄰接，每一個該子母模拼接片的一尺寸被控制以具有小於十微米的公差，以提供該微米尺度定位公差。

根據本發明一實施例，所述的大面積奈米壓印模具母模進一步包括：一次微米間隙，在該複數個子母模拼接片中的相鄰的子母模拼接片之間，該次微米間隙被配置以提供小於1微米的該微米尺度定位公差。

根據本發明一實施例，所述的大面積奈米壓印模具母模進一步包括：一間隙填充材料，在相鄰的子母模拼接片之間的一間隙中，該間隙填充材料被配置以提供具有一平滑拼接表面的該大面積奈米壓印模具母模。

依據本發明之再一態樣中，提供有一種大面積奈米壓印微影製程的方法，該方法包括：使用具有一剛性平面基板與複數個子母模拼接片的一大面積奈米壓印模具母模得到一大面積奈米壓印模具，該複數個子母模拼接片被定位並黏附至該剛性平面基板的一表面上，該複數個子母模拼接片中的子母模拼接片具有一奈米尺度圖案並且被定位以在一對相鄰的子母模拼接片中的每一個子母模拼接片上的該奈米尺度圖案的一奈米尺度特徵之間提供一微米尺度定位公差；以及使用該大面積奈米壓印模具將一大面積圖案壓印到一接收表面中，該大面積圖案具有該大面積奈米壓印模具母模的該複數個子母模拼接片的該奈米尺度圖案。

根據本發明一實施例，該得到大面積奈米壓印模具步驟包括使用該大面積奈米壓印模具母模作為該大面積奈米壓印模具以及在該大面積奈米壓印模具母模上沉積一金屬層以形成該大面積奈米壓印模具母模的一金屬片複印模之其中之一，該金屬片複印模用作為該大面積奈米壓印模具。

根據本發明一實施例，該接收表面包括聚甲基丙烯酸甲酯或者在基板上聚甲基丙烯酸甲酯的塗層。

根據本發明一實施例，該接收表面是一多視像背光件的一導光體的一表面，並且該大面積圖案包括複數個繞射光柵，該複數個繞射光柵用於將光繞射出該導光體以作為複數個方向性光束，該複數個方向性光束形成該多視像背光件的一光場。

根據本文描述的原理的示例和實施例結合了高精度次微米圖案化加工和大規模製造，以提供大面積奈米壓印模具母模。具體來說，可以通過將複數個晶圓拼接片（wafer tile）或複數個子母模拼接片（sub-master tile）定位在剛性平面基板上以形成大面積奈米壓印模具母模，複數個子母模拼接片中的每一個子母模拼接片皆具有奈米尺度圖案（nanoscale pattern）並且代表大面積奈米壓印模具母模的子部分。複數個子母模拼接片可以黏附至剛性平面基板上。定位步驟確定一對相鄰的子母模拼接片中的每個子母模拼接片上的奈米尺度圖案的奈米尺度特徵之間的距離。該距離具有微米尺度定位公差（tolerance）。根據各個實施例，可以提供具有次微米（奈米尺度）尺寸特徵的大面積奈米壓印模具母模的製造以及其精確複製品以作為壓印印模（imprint stamp），以實現這種結構（例如，顯示器和太陽能電池板）的高精度與低成本的製造方式。根據各個實施例， 這種大面積奈米壓印模具母模可用於產生大尺寸顯示器或其他典型的二維（two-dimensional, 2D）結構，其需要在大面積基板上具有次微米或奈米尺度精度。

在此，可以提供具有次微米（奈米尺度）尺寸特徵的大面積奈米壓印模具母模的製造，並且可以提供其作為壓印印模的精確複製，以實現這種結構（例如，顯示器和太陽能電池板）的高精度和低成本的製造方式。這種大面積奈米壓印模具母模可用於生產大規模顯示器或其他典型的二維（2D）結構，其需要或至少在大面積基板上受益於次微米或奈米尺度精度。結合高精度次微米圖案化加工和大規模製造可以大幅降低新的應用上的技術障礙和成本障礙，所述新的應用為例如顯示器（包括但不限於繞射光場顯示器）、電漿感測器、和用於清潔能源、生物感測器、記憶體或儲存磁碟的各種超材料等等。

如本文所用，「微米級（micrometer scale）」或「微米尺度」 （microscale）是指在一微米（1μm）至一千微米（1000μm）範圍內的尺寸。此外，如本文所用，「次微米級（sub-micrometer scale）」或「次微米尺度」 可互換使用，並且指的是小於1μm的尺寸。如本文所用，「奈米（nanometer scale）」或「奈米尺度（nanoscale）」可互換使用，並且指的是在一奈米（1nm）至小於一千奈米（1000nm）的範圍內的尺寸，即小於1微米（>1 µm）。如此一來，「次微米（sub-micrometer）」和「奈米（nanometer）」及其等同物也可以互換使用。此外，「大面積（large-area）」定義為通常比大面積奈米壓印模具母模的次微米結構或奈米尺度結構的尺寸大兩個數量級以上的結構。舉例而言，在一些實施例中，大面積基板的尺寸可以是公尺乘公尺（meters-by-meters）或英尺乘英尺（feet-by-feet），而奈米尺度特徵的尺寸為奈米到微米的數量級。此外，根據本文的定義，具有奈米尺度特徵的「晶圓」或「子母模拼接片」可具有小於約30公分（30cm）的最大尺寸，例如，小於30cm×30cm，而大面積奈米壓印模具母模或大面積接收基板可以大於約一公尺（m），例如，大於1m×1m。

如本文所使用，「多視像背光件」採用基於發光二極體的引導波照明技術（guided-wave illumination technique），所述發光二極體從薄平面透明導光體產生彩色的廣角多視像影像。這種多視像背光件系統可包括背光件導光體和複數個光提取特徵部（light extraction feature）、或多光束元件。背光件導光體被配置以引導從光柵準直器接收的準直光，以作為引導準直光。複數個多光束元件沿著導光體的長度互相隔開。複數個多光束元件中的多光束元件被配置以從導光體將引導光的一部分向外散射為具有與多視像顯示器的不同視像方向對應的各個不同主要角度方向的複數個方向性光束。如本文所用，「繞射多光束背光件」採用繞射光柵元件作為多光束元件。

此外，如本文所使用的，冠詞「一」旨在具有其在專利領域中的通常含義，亦即「一個或複數個」。例如，「一子母模拼接片」表示一個或複數個子母模拼接片，因此，「該子母模拼接片」在本文中是指「該（些）子母模拼接片」。此外，本文中對「頂部」、「底部」、「上」、「下」、「向上」、「向下」、「前」、「後」、「第一」、「第二」、「左」、或「右」並非意使其成為任何限制。本文中，當應用到一個值時，除非有另外特別說明，「大約（about）」一詞在應用於某個值時通常意味著在用於產生該值的設備的公差範圍內，或者可以表示加減10%、或加減5%、或加減1%。此外，本文使用的術語「基本上」是指大部分、或幾乎全部、或全部、或在約51%至約100%的範圍內的量。而且，這裡的示例僅僅是說明性的，並且是為了討論的目的而不是為了限制。

根據本文的原理，提供一種形成大面積奈米壓印模具母模的方法。所述方法包括將複數個子母模拼接片定位在剛性平面基板上的步驟。複數個子母模拼接片中的每一個子母模拼接片皆具有奈米尺度圖案並且代表大面積奈米壓印模具母模的子部分。所述方法進一步包括將複數個子母模拼接片黏附至剛性平面基板上的步驟。定位步驟確定一對相鄰的子母模拼接片中的每個子母模拼接片上的奈米尺度圖案的奈米尺度特徵之間的距離。根據一些實施例，該距離可以具有微米尺度定位公差。

可以通過製造具有次微米圖案的多個晶圓來提供大規模晶圓模具母模（wafer master）（例如，在半導體基板上使用半導體製造方法），將每個晶圓精確切割成所需的形狀和尺寸，將這些切割片拼接成所需的大陣列並將它們黏合到剛性大尺度基板，例如玻璃面板上。在一些實施例中，具有次微米圖案的晶圓可以通過諸如電子束或深紫外線（deep ultraviolet, DUV）的步進機（stepper）的高級微影來製造。

包括用於下游處理的定位標記的不同圖案可以包括在拼接步驟中。定位標記允許與製造技術和製造方法兼容，並且不同的裝置圖案可以允許生產的靈活性，同時使材料利用的選擇性最大化。

作為示例而非限制，本文描述了形成大面積奈米壓印模具母模的方法的至少三個不同態樣。每個不同態樣皆涉及不同的定位精度的方案。在第一態樣，定位精度通常大於十微米（10μm）。在第二態樣，定位精度在約一微米（1μm）和約十微米（10μm）之間。在第三態樣，定位精度通常小於一微米（1μm）。下文將討論每個態樣。 1. 定位精度大於10μm

根據一些實施例，形成大面積奈米壓印模具母模的方法被配置以提供大於約10μm的拼接片的定位精度。根據這些實施例，晶圓拼接片或子母模拼接片可以被削減到合理的精確度。舉例而言，合理的精確度可以是等於或大於約10μm的精確度。切割後，可以將子母模拼接片鋪放或放置在剛性平面基板上。根據各個實施例，剛性平面基板可包括但不限於玻璃基板、陶瓷基板或金屬基板（例如，金屬平板）。舉例而言，可以通過定位銷或標記、或者在剛性平面基板上預製的凹穴（pocket），來引導子母模拼接片在剛性平面基板上的定位。

可以使用黏合材料將子母模拼接片黏合到剛性平面基板，例如但不限於膠水或其他合適的黏合材料。根據各個實施例，可以控制厚度以實現平坦且平整的拼接的頂部表面。此外，可以填充子母模拼接片之間的任何間隙。舉例而言，可以使用黏合材料或另一種間隙填充材料以填充間隙。

圖1A係根據與本發明所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中大面積奈米壓印模具母模100的剖面圖。圖1B係根據與本發明所描述的原理一致的另一實施例，顯示示例中大面積奈米壓印模具母模100的剖面圖。具體來說，圖1A和圖1B示出了由形成大面積奈米壓印模具母模的方法的第一態樣得到的兩個替代實施例。如圖1A所示，剛性平面基板110的頂部表面110a支撐複數個晶圓拼接片或等效地複數個子母模拼接片112。此外，如圖所示，引導銷或定位標記114設置在剛性平面基板110上。引導銷或定位標記114用於在放置步驟期間使子母模拼接片112對準剛性平面基板110。

在圖1B所示的另一實施例中，凹穴或凹部116設置在剛性平面基板110的頂部表面110a中。如圖1B所示，凹部116用於將子母模拼接片112對準剛性平面基板110。例如，當子母模拼接片112放置在凹部116中時，凹部116的邊緣使子母模拼接片112對齊。

在圖1A至圖1B所示的任一實施例中，可以使用黏合材料118將子母模拼接片112黏附至剛性平面基板110。可以採用各種材料中的任何一種作為黏合材料118，包括但不限於膠水、黏固劑（cement）、或其他黏合劑。此外，根據一些實施例，黏合材料118可以填充子母模拼接片112之間的間隙120。在一些實施例中，可流動的間隙填充材料（例如但不限於，膠水、紫外線固化聚合物（UV-curable polymer）、熱膠（thermal glue）等）可用於填充間隙120。 2. 定位精度在1μm和10μm之間

根據一些實施例，形成大面積奈米壓印模具母模的方法被配置以提供大約在1μm和10μm的拼接片的定位精度。根據這些實施例，晶圓拼接片或子母模拼接片被削減到次微米精度（例如，小於約一微米的精度）。切割後，可以將子母模拼接片鋪放或定位在剛性平面基板上。此外，根據各個實施例，剛性平面基板可包括但不限於玻璃基板、陶瓷基板或金屬基板（例如，金屬平板）。此外，在這些實施例中，子母模拼接片互相並列，其間具有最小間隙。具體來說，可以放置子母模拼接片以提供相鄰的子母模拼接片的邊緣之間的接觸，亦即，相鄰的子母模拼接片可以直接接觸另一個子母模拼接片以其各個相鄰或相對的邊緣。因此，這些實施例的定位精度基本上由拼接片的切割精度決定。具體來說，在一些實施例中，相鄰的子母模拼接片之間的間隙的寬度可以是零或基本上為零。

如上所述，在放置在剛性平面基板上之後，可以使用黏合材料將子母模拼接片黏合到基板上，可以使用膠水或其他合適的黏合材料作為黏合材料。根據各個實施例，可以控制黏合材料的厚度以實現平坦且平整的結合的子母模拼接片的表面，亦即，拼接的頂部表面。在一些實施例中，可以在剛性平面基板（亦即，拼接的陣列）上的子母模拼接片陣列的外邊界處採用框架。根據一些實施例，框架可以包含將在下游處理中使用的定位標記。

圖2係根據與本發明所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中大面積奈米壓印模具母模200的剖面圖。具體來說，圖2示出了由形成大面積奈米壓印模具母模的方法的第二態樣得到的實施例。圖2示出了剛性平面基板210，其被配置以支撐複數個晶圓拼接片或等效的複數個子母模拼接片212。如圖所示，子母模拼接片212彼此鄰接。也就是說，圖2中的相鄰的子母模拼接片212之間基本上沒有間隙。

根據各個實施例，可以使用黏合材料218（例如但不限於膠水、黏固劑、或其他黏合劑）將子母模拼接片212黏附至剛性平面基板210。在一些實施例中，實際存在的任何間隙可以用黏合材料218或其他間隙填充材料填充，例如上述的黏合材料118。為了便於說明，圖中未顯示上文提到的框架和定位標記。在一些實施例中，例如，如圖1B所示，子母模拼接片212可以組裝在剛性平面基板210的頂部表面210a中的凹穴或凹部（未示出）中。 3. 定位精度小於1μm

對於小於1μm的拼接片定位精度，晶圓拼接片或子母模拼接片可以被削減到次微米級精度，並且使其略小於所設計的拼接片尺寸。然後可以在剛性平面基板（例如，玻璃、陶瓷或金屬平板）上圖案化用於拼接的定位標記、定位銷或定位凹穴陣列。精確切割的子母模拼接片可以並排放置，然後使用定位銷或標記或者在基板上預製的凹穴仔細調整，在子母模拼接片之間留下次微米間隙。放置後，藉由膠水或其他黏合材料將拼接片黏合到基板上。拼接片之間的間隙被精確地填充，例如，利用小面（facet）之間的表面張力，以使拼接的表面為無縫的。

圖3A係根據與本發明所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中大面積奈米壓印模具母模300的剖面圖。圖3B係根據與本發明所描述的原理一致的另一實施例，顯示示例中大面積奈米壓印模具母模300的剖面圖。具體來說，圖3A至3B示出了由形成大面積奈米壓印模具母模的方法的第三態樣得到的兩個替代實施例。如圖3A所示，剛性平面基板310的頂部表面310a支撐複數個晶圓拼接片或等效地複數個子母模拼接片312。引導銷或定位標記314用於在放置步驟期間使複數個子母模拼接片312對準剛性平面基板310。

在圖3B所示的替代實施例中，凹穴或凹部316位在剛性平面基板310的頂部表面310a中。凹部316用於將子母模拼接片312對準在剛性平面基板310上。

在圖3A至圖3B所示的任一實施例中，可以使用黏合材料318（例如但不限於膠水、黏固劑、或其他黏合劑）將子母模拼接片312黏附至剛性平面基板310。此外，根據一些實施例，黏合材料318可以填充子母模拼接片312之間的間隙320。在一些實施例中，可流動的間隙填充材料（例如但不限於膠水、紫外線固化聚合物、熱膠等）可用於填充間隙320。 4. 進一步的考量

圖4係根據與本發明所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中大面積奈米壓印模具母模400的平面圖。具體來說，圖4中示出的大面積奈米壓印模具母模400可以表示圖1A至圖1B、圖2和圖3A至圖3B中描繪的任何實施例。如圖所示，描繪了位於剛性平面基板110、剛性平面基板210、剛性平面基板310上的四乘六（4×6）的子母模拼接片112、子母模拼接片212、子母模拼接片312的陣列。舉例而言，雖然圖4顯示了一個4×6陣列，可以理解的是，基本上任何二維的子母模拼接片112、子母模拼接片212、子母模拼接片312的陣列都可以放置在剛性平面基板110、剛性平面基板210、剛性平面基板310上，以形成尺寸為英尺乘英尺（公尺乘公尺）的大面積奈米壓印模具母模400。

根據各個實施例，生產印模（production stamp）可以由大面積奈米壓印模具母模400複製，然後將其用於生產壓印。由於生產印模源自大面積奈米壓印模具母模400的相同的高保真度，因此保持了生產印模的結構精度和一致性。

根據本實施例的原理，提供了一種形成拼接的晶圓模具母模的方法，也稱為大面積奈米壓印模具母模。圖5係根據與本發明所描述的原理一致的一實施例，顯示形成大面積奈米壓印模具母模的方法500的流程圖。圖5係根據與本發明所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的形成大面積奈米壓印模具母模的方法500的流程圖。如圖5所示，形成大面積奈米壓印模具母模的方法500包括將複數個子母模拼接片定位在剛性平面基板上的步驟505。複數個子母模拼接片中的每一個子母模拼接片皆具有奈米尺度圖案並且代表大面積奈米壓印模具母模的子部分。在一些實施例中，子母模拼接片和剛性平面基板可以分別基本上是大面積奈米壓印模具母模100、200、300、400的上述的子母模拼接片112、212、312以及剛性平面基板110、210、310。

如上所述，每一個子母模拼接片皆包含大面積奈米壓印模具母模的圖案的一部分。每一個子母模拼接片上的圖案皆具有奈米尺度尺寸。這種圖案為大面積奈米壓印模具母模提供奈米尺度特徵。此外，只要基板既是剛性的又是平面的，剛性平面基板可包括適用於支撐子母模拼接片的任何材料，例如但不限於玻璃、陶瓷、金屬、塑膠等。如本文所用，術語「剛性」和「平面」保持其一般的含義，即分別為「不能彎曲或被迫變形；非彈性」以及「平坦的」。這些術語要被理解為具有基板製程中常見的製造公差，例如，對於半導體的功能性。

方法500進一步包括將複數個子母模拼接片黏附至剛性平面基板上的步驟510。黏附步驟510可以用任何便於使用的黏合材料（例如，黏合材料118、218、318）來執行，所述黏合材料足夠永久地將子母模拼接片黏合到剛性平面基板上以防止它們在壓印或複製的操作時被移除。合適的黏合材料的示例包括但不限於紫外線固化膠和熱膠。在子母模拼接片之間可能存在或可能不存在間隙（例如，間隙120、320）。根據一些實施例，如果存在，這些間隙可以用黏合材料填充。

定位步驟505確定一對相鄰的子母模拼接片中的每個子母模拼接片上的奈米尺度圖案的奈米尺度特徵之間的距離。該距離可以具有微米尺度定位公差。如下所述，奈米尺度特徵604在圖6A至圖6C中顯示。

在一些實施例中，定位步驟505包括使用定位銷和定位標記中的一個將子母模拼接片引導到剛性平面基板上的位置。定位標記114、314的示例分別在圖1B和圖3B中示出。微米尺度定位公差可小於100μm。

在一些實施例中，剛性平面基板包括複數個表面凹部（例如，凹部116、316），其被配置以接收子母模拼接片。定位步驟505包括通過將子母模拼接片放置在複數個表面凹部的凹部中而將子母模拼接片引導到剛性平面基板上的位置。在一些實施例中，表面凹部被配置以將單個子母模拼接片保持定位（參見，例如圖1B）。在這種情況下，可以通過小於一百微米（100μm）的定位來提供微米尺度定位公差。

在一些實施例中，定位步驟包括在剛性平面基板上將相鄰的子母模拼接片互相鄰接（參見，例如圖2）。在這種情況下，可以控制每一個子母模拼接片112、212、312的尺寸以提供微米尺度定位公差。在一些實施例中，可以控制子母模拼接片的尺寸以提供小於十微米（10μm）的微米尺度定位公差。

在一些實施例中，每個子母模拼接片的尺寸被控制以在定位步驟之後在相鄰子母模拼接片之間產生次微米間隙（例如，間隙120、320）（在一些實施例中，如圖2所示，可能沒有間隙）。這可以通過重新調整複數個子母模拼接片中的子母模拼接片的位置來實現，以提供小於一微米（1μm）的微米尺度定位公差（參見，例如圖3A）。在一些實施例中，剛性平面基板進一步包括凹部、定位銷、和定位標記中的一個或多個，以便於重新調整子母模拼接片的位置。同樣在一些實施例中，可以填充次微米間隙以提供大面積奈米壓印模具母模400的平滑拼接表面。可以使用黏合材料或其他合適的間隙填充材料來實現間隙的填充。

在一些實施例中，可以在大面積奈米壓印模具母模上沉積金屬層以形成大面積奈米壓印模具母模的金屬片複印模（metal shim replica）。舉例而言，金屬層可以沉積在上述的大面積奈米壓印模具母模100、200、300上。金屬片複印模可用於在接收表面中壓印大面積奈米壓印圖案。

根據本文所述原理的其他實施例，大面積奈米壓印模具母模可用於大面積奈米壓印微影製程的方法中。圖6A係根據與本發明所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中使用大面積奈米壓印模具母模進行大面積奈米壓印微影製程的剖面圖。圖6B係根據與本發明所描述的原理一致的另一實施例，顯示示例中圖6A中的大面積奈米壓印模具母模的另一剖面圖。圖6C係根據與本發明所描述的原理一致的另一實施例，顯示示例中圖6A中的大面積奈米壓印模具母模的另一剖面圖。圖6A至圖6C中所示的大面積奈米壓印微影製程是為了說明而提供，而不是作為限制。具體來說，在不脫離本文所述的範圍的情況下，可以以基本上不同的方式執行使用大面積奈米壓印模具母模的大面積奈米壓印微影製程。

如圖6A中所示，描繪了具有奈米尺度圖案602的子母模拼接片600。根據一些實施例，子母模拼接片600可以基本上與上述任何子母模拼接片112、212、312相似。奈米尺度圖案602包括奈米尺度特徵604，其具有奈米尺度尺寸和奈米尺度間距中的一個或兩個。為了清楚起見，圖6A至圖6C中省略了分別支撐子母模拼接片112、212、312的剛性平面基板110、210、310。然而，應當理解為，在實施時，會有剛性的平面基板支撐著子母模拼接片600。

圖6A還顯示了設置在基板620上的聚合物610或可聚合材料。舉例而言，聚合物610是一種可熱固化或可紫外線固化的聚合物。基板620可包括在製程時能夠支撐聚合物610的任何材料。

圖6B示出了與聚合物610接觸的子母模拼接片600，如方向箭頭606a所示。在將子母模拼接片600和聚合物610壓在一起時，聚合物610硬化以提供固化聚合物610'。根據各個實施例，當其中聚合物610是熱塑性聚合物時，可以採用加熱，通過熱聚合反應來提供固化聚合物610'，或當其中可聚合材料是光阻，可以採用光，通過光聚合反應來提供固化聚合物610'。特定聚合物610或可聚合材料將決定在固化過程中使用的加熱的溫度範圍或光的波長範圍。

如圖6C所示，然後可以將子母模拼接片600與固化聚合物610'分離，如方向箭頭606b所示。因此，子母模拼接片600的奈米尺度圖案602的負片（negative）據此轉移到固化聚合物610'。現在，固化聚合物610'已準備好用於沖壓出原始的奈米尺度圖案602的複製品。為了有助於分離，在沿著箭頭606a的方向擠壓在一起之前，可以先用脫模劑塗覆子母模拼接片600的表面。

圖7係根據與本發明所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的大面積奈米壓印微影製程的方法700的流程圖。如圖7所示，大面積奈米壓印微影製程的方法700包括使用具有剛性平面基板的大面積奈米壓印模具母模得到大面積奈米壓印模具的步驟705。在一些實施例中，大面積奈米壓印模具母模可基本上類似於上述的大面積奈米壓印模具母模100、200、300、400。大面積奈米壓印模具母模可以包括黏附至剛性平面基板的表面的複數個子母模拼接片。在一些實施例中。剛性平面基板可以基本上類似於剛性平面基板110、210、310和位於並黏附至剛性平面基板的頂部表面110a、210a、310a上的複數個子母模拼接片112、212、312。複數個子母模拼接片中的子母模拼接片具有奈米尺度圖案（例如，奈米尺度圖案602），並且被定位成在一對相鄰的子母模拼接片中的每個子母模拼接片上的奈米尺度圖案的奈米尺度特徵之間提供微米尺度定位公差。

方法700進一步包括使用大面積奈米壓印模具母模將大面積圖案壓印到接收表面中的步驟710。大面積的圖案602具有大面積奈米壓印模具母模的複數個子母模拼接片的奈米尺度特徵604。在一些實施例中，可以藉由壓印至柔軟的可撓性薄膜中，然後在用於壓印製程之前進行表面處理或塗覆，以使其易從壓印樹脂材料脫離，以從大面積奈米壓印模具母模提供印模的複印。這個方法可以最小化轉移圖案過程中的複數個中間步驟，並且還可以延長大面積奈米壓印模具母模的壽命。在其他實施例中，可以使用電鍍形成大面積奈米壓印模具母模的鎳片複印模（nickel shim replica）。鎳片複印模通常具有良好的從壓印樹脂表面剝離的性能、對熱效應不太敏感、並且可以被清潔和重複使用以延長其壽命。

在一些實施例中，得到大面積奈米壓印模具的步驟705，包括使用大面積奈米壓印模具母模作為大面積奈米壓印模具以及在大面積奈米壓印模具母模上沉積金屬層以形成大面積奈米壓印模具母模的金屬片複印模（metal shim replica）之其中之一，金屬片複印模將用作為大面積奈米壓印模具。在一些實施例中，接收表面（例如，接收表面610）包括聚甲基丙烯酸甲酯（poly(methyl methacrylate)）或在基板620上聚甲基丙烯酸甲酯的的塗層。在一些實施例中，接收表面是多視像背光件的導光體的表面，並且大面積圖案包括複數個繞射光柵，用於將光繞射出導光體作為複數個方向性光束，其形成多視像背光件的光場。在這種情況下，奈米尺度圖案602是形成在多視像背光件的表面上的繞射光柵。

因此，本文已經描述了形成大面積奈米壓印模具母模的方法的示例、大面積奈米壓印模具母模的示例、以及大面積奈米壓印微影製程的方法的示例。應該理解的是，上述示例僅僅是說明代表在此描述的原理的許多具體示例中的一些示例。顯然，所屬技術領域中具有通常知識者可以很容易地設計出許多其他的配置，而不偏離本發明的申請專利範圍所界定的範疇。

100‧‧‧大面積奈米壓印模具母模 110‧‧‧剛性平面基板 110a‧‧‧頂部表面 112‧‧‧子母模拼接片 114‧‧‧定位標記 116‧‧‧凹部、凹穴 118‧‧‧黏合材料 120‧‧‧間隙 200‧‧‧大面積奈米壓印模具母模 210‧‧‧剛性平面基板 210a‧‧‧頂部表面 212‧‧‧子母模拼接片 218‧‧‧黏合材料 300‧‧‧大面積奈米壓印模具母模 310‧‧‧剛性平面基板 310a‧‧‧頂部表面 312‧‧‧子母模拼接片 314‧‧‧定位標記 316‧‧‧凹部、凹穴 318‧‧‧黏合材料 320‧‧‧間隙 400‧‧‧大面積奈米壓印模具母模 500‧‧‧方法 505‧‧‧定位步驟 510‧‧‧黏附步驟 600‧‧‧子母模拼接片 602‧‧‧奈米尺度圖案 604‧‧‧奈米尺度特徵 606a‧‧‧箭頭、方向箭頭 606b‧‧‧方向箭頭 610‧‧‧聚合物、接收表面 610'‧‧‧固化聚合物 620‧‧‧基板 700‧‧‧方法 705‧‧‧步驟 710‧‧‧步驟

根據在本文所描述的原理的示例和實施例的各種特徵可以參考以下結合附圖的詳細描述而更容易地理解，其中相同的元件符號表示相同的結構元件，並且其中： 圖1A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示一示例中的大面積奈米壓印模具母模（large-area nanoimprint mold master）的剖面圖； 圖1B係根據與在此所描述的原理一致的另一實施例，顯示一示例中的大面積奈米壓印模具母模的剖面圖； 圖2係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示一示例中的大面積奈米壓印模具母模的剖面圖； 圖3A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示一示例中的大面積奈米壓印模具母模的剖面圖； 圖3B係根據與在此所描述的原理一致的另一實施例，顯示一示例中的大面積奈米壓印模具母模的剖面圖； 圖4係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示一示例中的大面積奈米壓印模具母模的平面圖； 圖5係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示一示例中的形成大面積奈米壓印模具母模的方法的流程圖； 圖6A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示一示例中的使用大面積奈米壓印模具母模執行大面積奈米壓印微影製程的剖面圖； 圖6B係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示一示例中的使用圖6A的大面積奈米壓印模具母模的另一剖面圖； 圖6C係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示一示例中的使用圖6A的大面積奈米壓印模具母模的另一剖面圖；以及 圖7係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示一示例中的大面積奈米壓印微影製程的方法的流程圖。

一些示例和實施例具有除了上述參考附圖中所示的特徵之外的其他特徵，或代替以上參考附圖中所示的特徵的其他特徵。下面將參照上述附圖詳細描述這些和其他特徵。

110‧‧‧剛性平面基板

110a‧‧‧頂部表面

112‧‧‧子母模拼接片

114‧‧‧定位標記

118‧‧‧黏合材料

120‧‧‧間隙

Claims (20)

1. 一種形成大面積奈米壓印模具母模的方法，該方法包括：將複數個子母模拼接片定位在一剛性平面基板上，該複數個子母模拼接片中的每一個子母模拼接片皆具有一奈米尺度圖案並且代表該大面積奈米壓印模具母模的一子部分；將該複數個子母模拼接片黏附至該剛性平面基板上；以及重新調整該複數個子母模拼接片中的該子母模拼接片的一位置，以在相鄰的子母模拼接片上的該奈米尺度圖案的奈米尺度特徵之間提供一微米尺度定位公差，其中，所述將該複數個子母模拼接片定位在該剛性平面基板上以及所述重新調整該複數個子母模拼接片中的該子母模拼接片的該位置確定一對相鄰的子母模拼接片中的每一個子母模拼接片上的該奈米尺度圖案的該奈米尺度特徵之間的一距離，該距離具有該微米尺度定位公差。
2. 如申請專利範圍第1項所述的形成大面積奈米壓印模具母模的方法，其中，所述將該複數個子母模拼接片定位在該剛性平面基板上包括使用定位銷和定位標記的其中一種，以將該子母模拼接片引導到該剛性平面基板上的位置，該微米尺度定位公差小於一百微米。
3. 如申請專利範圍第1項所述的形成大面積奈米壓印模具母模的方法，其中，該剛性平面基板包括複數個表面凹部，該複數個凹部被配置以接收該子母模拼接片，以及，所述將該複數個子母模拼接片定位在該剛性平面基板上包括藉由將一子母模拼接片放置在該複數個凹部中的一凹部中，以將該子母模拼接片引導到該剛性平面基板上的位置。
4. 如申請專利範圍第3項所述的形成大面積奈米壓印模具母模的方法，其中，該凹部被配置以將單個子母模拼接片保持在位置中，以及，所述將該複數個子母模拼接片定位在該剛性平面基板上所提供之該微米尺度定位公差小於一百微米。
5. 如申請專利範圍第1項所述的形成大面積奈米壓印模具母模的方法，其中，所述將該複數個子母模拼接片定位在該剛性平面基板上包括在該 剛性平面基板上將相鄰的子母模拼接片互相鄰接，以及控制每一個該子母模拼接片的一尺寸以提供該微米尺度定位公差。
6. 如申請專利範圍第5項所述的形成大面積奈米壓印模具母模的方法，其中，控制該子母模拼接片的該尺寸，以提供小於十微米的該微米尺度定位公差。
7. 如申請專利範圍第1項所述的形成大面積奈米壓印模具母模的方法，其中，每一個子母模拼接片的一尺寸被控制，以在相鄰的子母模拼接片之間產生一次微米間隙，以及，在所述將該複數個子母模拼接片定位在該剛性平面基板上以及所述重新調整該複數個子母模拼接片中的該子母模拼接片的該位置之後，該微米尺度定位公差小於一微米。
8. 如申請專利範圍第7項所述的形成大面積奈米壓印模具母模的方法，其中，該剛性平面基板進一步包括一凹部、定位銷、和定位標記中的一種或多種，用來便於重新調整該子母模拼接片的一位置。
9. 如申請專利範圍第7項所述的形成大面積奈米壓印模具母模的方法，該方法進一步包括：填充該次微米間隙以提供該大面積奈米壓印模具母模的一平滑拼接表面。
10. 如申請專利範圍第1項所述的形成大面積奈米壓印模具母模的方法，進一步包括：在該大面積奈米壓印模具母模上沉積一層金屬層，以形成該大面積奈米壓印模具母模的一金屬片複印模(metal shim replica)，該金屬片複印模用於在一接收表面中壓印一大面積奈米壓印圖案。
11. 一種大面積奈米壓印模具母模，包括：一剛性平面基板；以及複數個子母模拼接片，被定位並黏附至該剛性平面基板的一表面上，該複數個子母模拼接片中的子母模拼接片具有一奈米尺度圖案並且在該剛性平面基板上被定位及重新調整，以在一對相鄰的子母模拼接片中的每一個子母模拼接 片上的該奈米尺度圖案的一奈米尺度特徵之間提供小於一微米的一微米尺度定位公差，其中，該複數個子母模拼接片中的該子母模拼接片代表該大面積奈米壓印模具母模的複數個子部分。
12. 如申請專利範圍第11項所述的大面積奈米壓印模具母模，其中，該剛性平面基板包括定位銷和定位標記中的一種或兩種，其被配置以作為該剛性平面基板上的該子母模拼接片的一位置參考。
13. 如申請專利範圍第11項所述的大面積奈米壓印模具母模，其中，該剛性平面基板包括在該剛性平面基板的表面中的一表面凹部，該表面凹部被配置以接收與定位該複數個子母模拼接片中的一子母模拼接片。
14. 如申請專利範圍第11項所述的大面積奈米壓印模具母模，其中，該複數個子母模拼接片中的相鄰的子母模拼接片在該剛性平面基板的表面上互相鄰接，每一個該子母模拼接片的一尺寸被控制以提供該微米尺度定位公差。
15. 如申請專利範圍第11項所述的大面積奈米壓印模具母模，進一步包括：一次微米間隙，在該複數個子母模拼接片中的相鄰的子母模拼接片之間，該次微米間隙被配置以提供小於1微米的該微米尺度定位公差。
16. 如申請專利範圍第11項所述的大面積奈米壓印模具母模，進一步包括：一間隙填充材料，在相鄰的子母模拼接片之間的一間隙中，該間隙填充材料被配置以提供具有一平滑拼接表面的該大面積奈米壓印模具母模。
17. 一種大面積奈米壓印微影製程的方法，該方法包括：使用具有一剛性平面基板與複數個子母模拼接片的一大面積奈米壓印模具母模得到一大面積奈米壓印模具，該複數個子母模拼接片被定位並黏附至該剛性平面基板的一表面上，該複數個子母模拼接片中的子母模拼接片具有一奈米 尺度圖案並且被定位以在一對相鄰的子母模拼接片中的每一個子母模拼接片上的該奈米尺度圖案的一奈米尺度特徵之間提供一微米尺度定位公差；重新調整該複數個子母模拼接片中的該子母模拼接片的一位置，以在該奈米尺度圖案的該奈米尺度特徵之間提供小於一微米的該微米尺度定位公差；以及使用該大面積奈米壓印模具將一大面積圖案壓印到一接收表面中，該大面積圖案具有該大面積奈米壓印模具母模的該複數個子母模拼接片的該奈米尺度圖案。
18. 如申請專利範圍第17項所述的大面積奈米壓印微影製程，其中，該得到大面積奈米壓印模具步驟包括使用該大面積奈米壓印模具母模作為該大面積奈米壓印模具以及在該大面積奈米壓印模具母模上沉積一金屬層以形成該大面積奈米壓印模具母模的一金屬片複印模之其中之一，該金屬片複印模用作為該大面積奈米壓印模具。
19. 如申請專利範圍第17項所述的大面積奈米壓印微影製程，其中，該接收表面包括聚甲基丙烯酸甲酯或者在基板上聚甲基丙烯酸甲酯的塗層。
20. 如申請專利範圍第17項所述的大面積奈米壓印微影製程，其中，該接收表面是一多視像背光件的一導光體的一表面，並且該大面積圖案包括複數個繞射光柵，該複數個繞射光柵用於將光繞射出該導光體以作為複數個方向性光束，該複數個方向性光束形成該多視像背光件的一光場。

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