TWI785482B - 超穎表面塗層 - Google Patents

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Abstract

一種方法包含：在一基板之一第一表面上方及該基板之該第一表面上之一超穎表面上方提供一塗層；及壓印該塗層以引起該塗層之一表面具有一預定特性。一種裝置包含：一基板；一超穎表面，其在該基板之一第一表面上；及一塗層，其在該超穎表面上及該基板之該第一表面上，該塗層之一表面定義一功能結構。

Description

超穎表面塗層
本發明係關於形成於超穎表面上之塗層。在特定實施方案中，本發明描述壓印形成於一超穎表面上之一塗層以引起該塗層之一表面具有一預定特性。
超穎表面係具有可經配置以依一特定方式與光相互作用之分佈式奈米結構的表面。在一些情況中，超穎表面由一塗層覆蓋。具有特定特性之塗層可提供有利效應。
在一個態樣中，本發明描述一種方法，該方法包含：在一基板之一第一表面上方及該基板之該第一表面上之一超穎表面上方提供一塗層；及壓印該塗層以引起該塗層之一表面具有一預定特性。
該方法之實施方案可包含以下之一或多者。壓印該塗層包含：將一印模之一面按壓至該塗層之該表面中，其中該面包含用於將該預定特性賦予該塗層之該表面之一結構。該預定特性包含小於一預定最大粗糙度之一粗糙度。
在一些實施方案中，該預定特性包含由該塗層之該表面定義之一光學結構。該光學結構包含一繞射光學結構。該光學結構包含一透鏡。該光學結構包含一抗反射結構。該光學結構包含具有介於10 nm與100 nm之間之一尺寸之特徵部。該預定特性包含疏水性或親水性。壓印該塗層引起該塗層具有一預定厚度。
在一些實施方案中，壓印該塗層包含：將一印模之一面按壓至該塗層之該表面中，其中該面包含一間隔件，其中該面經按壓至該塗層之該表面中直至該間隔件之一端接觸該基板之該第一表面，且其中該間隔件之一高度等於該預定厚度。壓印該塗層包含：將一印模之一面按壓至該塗層之該表面中，其中一間隔件在該基板之該第一表面上，其中該面經按壓至該塗層之該表面中直至該間隔件之一端接觸該印模之該面，且其中該間隔件之一高度等於該預定厚度。
在一些實施方案中，該塗層包含聚合物。該超穎表面包含可操作以與一光波相互作用以改變該光波之一振幅或一相位之至少一者的奈米結構。壓印該塗層引起該塗層之該表面平行於該基板之該第一表面。該方法包含：在該基板之一第二表面上提供一第二塗層，該基板之該第二表面在與該基板之該第一表面相對之該基板之一側上；及壓印該第二塗層以引起該第二塗層之一表面具有一第二預定特性。
本發明亦描述一種裝置，該裝置包含：一基板；一超穎表面，其在該基板之一第一表面上；及一塗層，其在該超穎表面上及該基板之該第一表面上，該塗層之一表面定義一功能結構。
在一些實施方案中，該塗層之該表面定義一光學功能結構。該光學功能結構包含一繞射光學結構。該光學功能結構包含一光學透鏡。該光學功能結構包含一抗反射結構。該功能結構包含一疏水結構或一親水結構。該功能結構包含具有介於10 nm與100 nm之間之一尺寸之特徵部。該塗層包含聚合物。
在一些實施方案中，該超穎表面包含可操作以與一光波相互作用以改變該光波之一振幅或一相位之至少一者的奈米結構。該塗層之該表面具有小於一預定最大粗糙度之一粗糙度。該裝置包含該基板之一第二表面上之一第二塗層，該基板之該第二表面在與該基板之該第一表面相對之該基板之一側上，其中該第二塗層之一表面定義一第二功能結構。該塗層具有大於10微米之一厚度。
本發明亦描述一種系統，該系統包含：一塗層沈積裝置；一印模對準器；及一控制器，其與該印模對準器及該塗層沈積裝置通信地耦合，其中該系統經組態以執行包含以下之操作：在一基板之一第一表面上方及該基板之該第一表面上之一超穎表面上方提供一塗層；及壓印該塗層以引起該塗層之一表面具有一預定特性。
本發明亦描述模組。例如，一種模組可包含：一發光裝置；及一超穎表面裝置，其中該超穎表面裝置包含：一基板；一超穎表面，其在該基板之一第一表面上；及一塗層，其在該超穎表面上及該基板之該第一表面上，該塗層之一表面定義一功能結構，且其中該超穎表面裝置經組態以與由該發光裝置產生之光相互作用。
本發明進一步描述一種模組，該模組包含：一光敏裝置；及一超穎表面裝置，其中該超穎表面裝置包含：一基板；一超穎表面，其在該基板之一第一表面上；及一塗層，其在該超穎表面上及該基板之該第一表面上，該塗層之一表面定義一功能結構，且其中該超穎表面裝置經組態以與入射於該模組上之光相互作用且使經修改光透射至該光敏裝置。
可實施本發明中所描述之標的物之特定實施方案以實現一或多個優點。例如，在一些實施方案中，一塗層可保護一超穎表面之下層奈米結構免受機械損壞。在一些實施方案中，該塗層可由一具成本效益之材料組成。在一些實施方案中，壓印該塗層係比替代製造方法更具成本效益之一表面修改手段。在一些實施方案中，該塗層可保護該超穎表面以免經歷化學反應。在一些實施方案中，該塗層之一表面可併有光學功能性、非光學功能性或光學功能性及非光學功能性兩者。在一些實施方案中，可跨一基板表面維持一更均勻塗層厚度。在一些實施方案中，該塗層表面可經製造以具有一較低粗糙度及/或一較高平坦度。在一些實施方案中，當在一超穎表面上提供多個塗層時，可引起該塗層表面具有一特定特性。在一些實施方案中，可在一基板之多個表面上提供塗層。
在下文之隨附圖式及描述中闡述一或多個實施方案之細節。從描述及圖式且從發明申請專利範圍將明白其他態樣、特徵及優點。
本發明係關於形成於超穎表面上之塗層。在特定實施方案中，本發明描述壓印形成於一超穎表面上之一塗層以引起該塗層之一表面具有一預定特性。
超穎表面係具有分佈式奈米結構陣列之表面。奈米結構可個別地或共同地與光波相互作用。例如，奈米結構可改變一傳入光波之一局部振幅、一局部相位或兩者。
當奈米結構配置成特定圖案時，超穎表面可充當一光學元件，諸如一透鏡、透鏡陣列、光束分離器、漫射體、偏光器或其他光學元件。在一些例項中，超穎表面可執行傳統上藉由折射及/或繞射光學元件執行之光學功能。然而，超穎表面亦可執行其他功能，包含偏光控制、負折射率透射、光束偏轉、渦旋產生、偏光轉換、光學濾波及電漿子光學功能。
奈米結構可為機械巧妙的。例如，可藉由機械應力(例如，沿著表面之一刮削或朝向基板施加於奈米結構上之壓力)來使一基板之一表面上之奈米結構從基板脫離。在一些情況中，奈米結構亦可為化學不穩定的，使得奈米結構以一非所要方式與其周圍環境起反應(例如，當與水或大氣氧接觸時氧化)。
另外，奈米結構上之污染物可機械地及/或化學地損壞奈米結構，或可損害奈米結構之適當光學功能。不可操作之奈米結構除導致一非工作裝置之外亦可能損及安全性。例如，一雷射光束可能藉由一超穎表面上之一滴水偏轉至一使用者之一眼睛中。作為另一實例，一濕超穎表面具有圍繞超穎表面之一改變的折射率，該改變的折射率更改超穎表面之光學性質且導致準直光穿過超穎表面且至一使用者之一眼睛中。
因此，在一些情況中，可有利地在超穎表面上施覆保護塗層且進一步在塗層上執行處理步驟以將預定特性賦予塗層。
如圖1A中所展示，一些實施方案包含一基板104之一表面102上之一超穎表面100。超穎表面100包含多個個別奈米結構106。
各奈米結構106可為例如一突出柱或具有一定義形狀之其他結構。在一些實施方案中，奈米結構106係L形、V形及/或U形。在一些實施方案中，奈米結構106配置成基板表面102上之二維(2D)陣列。在一些實施方案中，奈米結構106係配置成基板表面102上之一維(1D)陣列之條帶。在一些實施方案中，奈米結構106配置成其他圖案，例如，同心環。在一些情況中，各奈米結構106可例如用作一天線。
各奈米結構106可具有例如數十奈米(nm)或數百nm之尺寸。在一些實施方案中，各奈米結構106具有介於10 nm與100 nm之間之一尺寸。在一些實施方案中，各奈米結構106具有介於100 nm與500 nm之間之一尺寸。在一些實施方案中，各奈米結構106具有小於1 µm之一尺寸。在一些實施方案中，各奈米結構106具有小於10 µm之一尺寸。奈米結構之尺寸可針對其他實施方案不同。
例如，可使用加法微影、減法微影或兩者來製造超穎表面100。超穎表面100可包含例如電漿子材料(例如，摻鋁氧化鋅)、半導體(例如，矽)及介電質(例如，氧化矽)之一或多者。
基板104可為例如一半導體基板(例如，矽晶圓)。在一些實施方案中，基板104係一撓性基板(例如，塑膠)。
在一些實施方案中，基板104包含圖1A中未展示之其他特徵部及結構。例如，基板104可包含產生與超穎表面100相互作用之光之一雷射。作為另一實例，基板104可包含將光引導至超穎表面100之一晶片上波導。
如圖1B中所展示，在基板表面102上方及超穎表面100上方提供一塗層108。
在一些實施方案中，塗層108係藉由旋塗沈積之聚合物。在一些實施方案中，使用噴霧沈積、浸塗、列印或一氣相沈積程序(例如，化學或物理氣相沈積)來沈積塗層108。塗層108可包含例如聚合物、一旋塗玻璃、分散於一溶劑中之奈米顆粒、另一可旋塗材料或藉由除旋塗以外之手段沈積之一材料之一或多者。
除聚合物之外之材料亦可用於塗層108。若將壓印塗層108，則材料可為柔軟地沈積且稍後硬化(或可硬化)之一材料。若未使用壓印處理塗層108，則塗層108可為具足夠物理及化學抗性、具有不干擾超穎表面100之適當操作之光學特性且具有可功能化之一表面的任何材料，如下文描述。
塗層108可由具有特定特性之一材料組成。例如，塗層108在適於一特定功能性之一寬頻帶中或一窄頻帶中可為光學透明的(例如，在其中下層超穎表面100可光學操作之一光學頻帶中透明)。塗層108可具化學及/或物理抗性且為耐用的，以保護下層超穎表面100。塗層108可為相對不可化學滲透的，以防止環境化學物(例如，大氣氧)穿透塗層108且與超穎表面100起化學反應。塗層108可為電絕緣的。塗層108可為絕熱的或導熱的(例如，若塗層108導熱，則塗層可增強裝置冷卻)。
在提供塗層108之後，塗層108可藉由一或多個參數來特性化。例如，塗層之一表面110可藉由描述跨塗層表面110之典型粗糙度之一粗糙度(例如，一均方根粗糙度)來特性化。此時，在一製程中，表面粗糙度可在很大程度上是不可避免的，例如，為所使用之塗層沈積方法或塗層材料之選取所固有。具有過高之一粗糙度之一塗層表面110可引起非所要光學效應，例如偏轉或反射。塗層表面110可例如具有高於一所要最大粗糙度之一粗糙度。
在提供塗層108之後，塗層108亦可藉由一或多個厚度112來特性化。塗層108可具有跨塗層108實質上相同之一厚度112，或厚度112可變化。例如，在其中藉由旋塗沈積塗層108之實施方案中，厚度112可沿著一自旋半徑變化。在一些實施方案中，一剛沈積(as-deposited)塗層108可具有難以精確控制之一均勻厚度112。具有一非所要厚度112或具有一不均勻厚度112之一塗層108可引起非所要光學效應，例如反射。
下伏於塗層108之結構可引起塗層108具有一變化厚度112及/或一高粗糙度。例如，若使用氣相沈積來沈積塗層108，則塗層108可保形地塗佈下伏於塗層108之粗糙或不均勻表面，使得塗層108本身係粗糙的或具有一不均勻厚度。
在一些實施方案中，至少為了控制塗層108之粗糙度及/或厚度，使用一印模114來壓印塗層108，如圖1C中所展示。使印模114之一面116與塗層表面110接觸，且朝向基板表面102按壓印模114。壓印可將一預定或指定特性賦予塗層表面110。
在一些實施方案中，以一預定壓力朝向基板表面102按壓印模114或將其按壓至一預定空間範圍。在一些實施方案中，在壓印之前或期間加熱印模114，使得印模114在壓印期間處於一高溫。此可引起塗層108軟化且更容易藉由印模114塑形。在一些實施方案中，塗層108在壓印期間處於一高溫。在一些實施方案中，將印模壓抵於塗層108達一預定時間量。在一些實施方案中，紫外線(UV)壓印可例如用作熱壓印之一替代方案。UV壓印一般涉及在塗層處於一可變形狀態時將印模按壓至塗層108中，且接著施加UV輻射以使塗層固化。
如圖1D中所展示，當在壓印之後移除印模114時，塗層108具有一相對平滑之塗層表面111。藉由印模114之對應平滑面116賦予平滑塗層表面111，即，面116之一結構將一對應結構賦予塗層108。在壓印之後，塗層表面111可足夠平滑，使得壓印後塗層表面111具有例如小於一所要指定最大粗糙度之一粗糙度。在一些實施方案中，粗糙度足夠小，以免例如因光之非所要散射使裝置之所要光學功能降級。在一些實施方案中，粗糙度小於50 Å RMS、小於20 Å RMS、小於10 Å RMS、小於5 Å RMS、小於1 Å RMS或小於0.1 Å RMS。
可在不包含由塗層之表面有意定義之結構之塗層表面111的部分上特性化粗糙度，如下文關於圖2A至圖2B描述。
在一些實施方案中，壓印賦予一光學平坦表面。例如，當λ係超穎表面經組態以與其相互作用之光之一波長時，塗層表面111可具有小於λ、小於λ/2、小於λ/4、小於λ/20或小於λ/100之一平坦度。
在壓印之後，塗層108亦可具有例如對應於朝向基板表面102按壓印模114之一距離的一定義厚度113。在一些實施方案中，定義厚度113對應於在壓印期間印模114之面116與基板表面102之間之一最小距離。
在一些實施方案中，厚度113大於1微米。例如，在一些實施方案中，塗層108具有介於1微米與10微米之間之一厚度113。在一些實施方案中，厚度113大於10微米。例如，在一些實施方案中，厚度113介於10微米與50微米之間。在一些實施方案中，厚度113大於50微米。在一些實施方案中，厚度113在光學上較厚，例如，比與超穎表面100相互作用之光之數個波長厚。
在一些實施方案中，塗層108小於1微米。在一些實施方案中，塗層108係一抗反射塗層，例如，四分之一波長抗反射塗層。
在一些實施方案中，塗層108提供可修改超穎表面100之光學功能之一光學效應。例如，塗層108可具有更改光與超穎表面100之間之相互作用的一折射率。超穎表面100可經設計以將由塗層108引起之光學效應考慮在內。
在一些實施方案中，在壓印之後，塗層表面111實質上平行於基板表面102。此可引起入射於塗層表面111上之光相對於超穎表面100偏轉小於塗層表面111非平行於基板表面102之情況。
在一些實施方案中，塗層108在壓印之前、在壓印之後或在壓印之前及之後兩者固化或以其他方式硬化。固化可包含例如一熱固化或一光學固化(例如，一紫外線(UV)固化)。
在一些實施方案中，沈積聚合物塗層及壓印聚合物塗層可比替代材料及/或製造技術更快及/或更具成本效益。例如，可將聚合物塗層沈積於一整個晶圓上，且一印模可在一單一壓印步驟中跨整個晶圓壓印塗層，以在晶圓級上產生一均勻塗層厚度。接著，可將晶圓切割為個別裝置。相比之下，一些其他製造技術(例如，對聚合物塗層執行之光微影或對一非聚合物塗層執行之光微影)可更緩慢及/或更昂貴。結合本發明中所描述之壓印程序，聚合物塗層可為尤其有利的，此至少因為聚合物塗層可以有利於壓印之一可展(例如，柔軟)狀態沈積。
在一些實施方案中，僅在基板104之一部分上提供塗層108。在一些實施方案中，自基板104之部分移除塗層108之部分。
圖2A至圖2B展示用於在一超穎表面上提供一功能化塗層之一程序。在圖2A中，一超穎表面200在一基板204之一基板表面202上。一塗層208在超穎表面200及基板表面202上，且可已使用例如上文針對塗層108描述之方法來提供。
使用一印模214壓印塗層208以製造圖2B中所展示之裝置。印模之一面216具有併有特徵部218之一結構，且壓印引起將對應特徵部220賦予圖2B中所展示之塗層表面222。由印模之面216定義之各特徵部218可具有數十nm或數百nm之尺寸(例如，一深度或一橫向寬度)。在一些實施方案中，各特徵部218具有介於10 nm與100 nm之間之一尺寸。在一些實施方案中，各特徵部218具有介於100 nm與500 nm之間之一尺寸。在一些實施方案中，各特徵部218具有小於1 µm之一尺寸。在一些實施方案中，各特徵部218具有小於10 µm之一尺寸。前述尺寸可針對其他實施方案不同。
特徵部220定義具有一或多個功能性之一圖案化結構224。在一些實施方案中，功能性係一光學功能性。例如，圖案化結構224可包含一繞射光學元件。圖案化結構224可包含一光束分離器、一繞射透鏡、一微透鏡、一光學漫射體或另一光學裝置之一或多者(或等效地，執行其等之一或多者之功能)。在一繞射透鏡之情況中，例如，圖案化結構224可包含經組態以最小化像差及/或直接聚焦光之具有變化高度及寬度之特徵部220之同心環。
圖案化結構224本身可為一超穎表面。例如，各特徵部220可為一奈米結構，且特徵部220可個別地或共同地與光波相互作用。在一些例項中，特徵部220可改變一傳入光波之一局部振幅、一局部相位或兩者。各特徵部220可具有數十nm或數百nm之尺寸。在一些實施方案中，各特徵部220具有介於10 nm與100 nm之間之一尺寸。在一些實施方案中，各特徵部220具有介於100 nm與500 nm之間之一尺寸。在一些實施方案中，各特徵部220具有小於1 µm之一尺寸。在一些實施方案中，各特徵部220具有小於10 µm之一尺寸。前述尺寸可針對一些其他實施方案不同。
此外，在一些情況中，各特徵部220可具有小於與超穎表面200相互作用之光之一波長的一尺寸。此外，在一些例項中，各特徵部220可具有類似於超穎表面200之奈米結構206之尺寸之尺寸。
圖案化結構224之功能性可包含繞射及抗反射。例如，圖案化結構224可包含一繞射光柵。圖案化結構224可包含產生抗反射性質之表面紋理。例如，各特徵部220可為一稜錐，使得塗層208在壓印之後係基於反射光之稜錐之一抗反射塗層。
在一些實施方案中，塗層208比經組態以提供塗層208之光學功能性之習知光學器件更薄。例如，圖案化結構224可包含一透鏡，且塗層208可比具有與圖案化結構224之透鏡相同之光學效應的一離散透鏡更薄。藉由減小包含塗層208之一裝置之一必要高度，塗層208可提供一空間節省優點。
在一些實施方案中，圖案化結構224具有非光學功能性。例如，圖案化結構224可為疏水的(例如，包含減少塗層表面222上之液體之一接觸面積之一柱陣列)。圖案化結構224可為親水的。圖案化結構224可為自清潔的(例如，包含奈米結構以產生一疏水表面)。
壓印後塗層208除包含圖案化結構224之外亦可具有藉由壓印程序定義之一設定厚度213，如關於圖1A至圖1D描述。
儘管圖2B展示由塗層表面222定義之相同特徵部220，然在一些實施方案中，存在由塗層表面定義之多種不同特徵部，該等特徵部個別地或共同地執行多個功能。
如本發明中所使用，「壓印」應被理解為包含可引起一超穎表面上之一塗層之一表面及基板表面具有一預定特性之其他程序，如圖1D及圖2B中所展示。例如，「壓印」可包含浮雕(embossing)、壓凹(debossing)及奈米壓印之一或多者。儘管本發明展示一印模移動朝向一基板之實例，然在一些實施方案中，使基板移動朝向印模。
另外，儘管在圖1D、圖2B中及本發明各處展示之裝置被描述為使用一壓印程序製造，然該等裝置本身係本發明之一標的。包含一基板、基板之一表面上之一超穎表面以及超穎表面及基板之表面上之一塗層的一裝置可提供優點且具有本發明中在別處描述之特徵，而與裝置之一製造方法無關。例如，塗層之一表面可定義一功能結構，如本發明中在別處描述。可使用非壓印方法來製造塗層而仍在本發明中所描述之裝置之範疇內。
在一些實施方案中，印模214係由矽及/或玻璃組成。在一些實施方案中，印模214係具有由一主印模建立之一結構之一工作印模(例如，鎳墊片)。
在一些實施方案中，一裝置包含一基板之相對側之各者上之一各自塗層。如圖3A之實例中所展示，一超穎表面300在一基板304之一第一基板表面302上。一第一塗層308在超穎表面300及第一基板表面302上，且一第二塗層326在一第二相對基板表面328上。可已使用例如上文針對塗層108描述之方法來沈積塗層308及326。在一些實施方案中，使用例如一浸塗方法同時沈積塗層308及326。
使用具有各自印模面316、334之印模314、315來壓印塗層308及326，如上文所描述。在一些實施方案中，使用相同印模來實施印模314、315，且連續執行各自基板表面302、328之壓印。在一些實施方案中，印模314、315係不同印模。在一些實施方案中，同時執行各自基板表面302、328之壓印。
圖3B展示包含在兩個基板表面302、328上之塗層308及326之一裝置，其中塗層308、326具有各自塗層表面322、330，其等之各者具有一各自預定特性。塗層表面322、330定義各自圖案化結構324、332。圖案化結構324、332分別包含特徵部325、333。在一些實施方案中，印模面316、334實質上彼此相同，使得特徵部325、333及圖案化結構324、332實質上彼此相同且具有實質上彼此相同之功能性。在一些實施方案中，如圖3A至圖3B中所展示，印模面316、334係不同的，且所得圖案化結構324、332包含不同特徵部。
各圖案化結構324、332可具有一功能性，如上文關於圖2B所描述。各自功能性可彼此相同或不同。
在一些實施方案中，塗層308、326具有各自定義厚度313、317，其等可彼此相同或不同。
在兩個基板表面上提供塗層，使得具有具預定特性之表面之塗層可改良裝置之功能。上文描述超穎表面300上之一塗層之潛在優點。第二基板表面328上之第二塗層326亦可提供優點。例如，塗層表面可包含一抗反射功能性。塗層表面可包含一疏水功能性，及/或第二塗層326可具化學及/或物理抗性，以保護基板304及(藉由延伸)超穎表面300。塗層表面可具有其他光學功能性，如上文所描述。
儘管圖3A至圖3B展示僅在第一基板表面302上之一超穎表面，然在一些實施方案中，超穎表面可在兩個基板表面302、328上。
在一些實施方案中，如圖4中所展示，一裝置包含一基板表面上之多個塗層。一超穎表面400在一基板404之一基板表面402上。一第一塗層408在超穎表面400上及基板表面402上，且一第二不同塗層436在第一塗層408上。
在一些實施方案中，如上文描述般提供及處理各塗層408、436。例如，可旋塗第一塗層408且接著進行壓印，且接著可旋塗第二塗層436且接著進行壓印。塗層408、436之任一者或兩者可具有具一預定特性之一表面。
然而，在一些實施方案中，以不同方式提供及/或處理塗層408、436。例如，在一些實施方案中，第一塗層408係一薄的抗反射塗層。例如，第一塗層408可包含氧化矽或氮化矽且可為例如四分之一波長抗反射塗層。在一些實施方案中，第一塗層408包含多個層。
在一些實施方案中，塗層408、436係由彼此不同之材料組成。在一些實施方案中，塗層408、436具有類似折射率。在一些實施方案中，塗層408、436具有不同折射率且可例如在一起形成一多層抗反射塗層。在一些實施方案中，塗層408、436在一起形成一帶通光學濾光片、一高或低光學濾光片、一陷波光學濾光片或一線路光學濾光片。
在一些實施方案中，藉由一氣相沈積技術(例如，化學氣相沈積或原子層沈積)來沈積第一塗層408。至少因為氣相沈積可導致關於一下層結構具有近似恆定厚度之保形膜，所以第一塗層408之表面410可為相對粗糙的，例如，具有高於一所要最大粗糙度之一粗糙度或具有厚度變動。如上文所描述，此可損及裝置可操作性及/或安全性。即使當未藉由氣相沈積技術沈積第一塗層408時，第一塗層408仍可具有一相對較高粗糙度或厚度變動。
例如，藉由壓印第二塗層436 (例如，聚合物)，第二塗層436可經提供且經製造以具有具一預定特性之一表面。如上文所描述，預定特性可為小於所要最大粗糙度之一粗糙度、具有一光學功能之一結構、具有一非光學功能之一結構及具有一特定特徵尺寸之一結構之一或多者。因此，在一些情況中，無關於第一塗層408之可能厚度變動及粗糙度，第二塗層436皆可改良裝置之光學功能。
在一些實施方案中，多個塗層可在一基板之一或多個表面上，該基板具有在多個表面上之至少一個塗層，及/或兩個以上塗層可在一基板表面上。例如，一或多個額外塗層可在圖3B中之塗層308及326上。
在一些實施方案中，提供一間隔件以定義一塗層厚度。如圖5A至圖5B中所展示，一超穎表面500在一基板504之一基板表面502上。一塗層508在超穎表面500上及基板表面502上。一印模540包含具有一高度544之一間隔件542。
在一些實施方案中，間隔件542係由與印模540之其餘部分相同之材料組成。在一些實施方案中，間隔件542係由一不同材料組成。間隔件542可經設計以免在間隔件可在壓印期間經歷之壓力下變形或斷裂。
當使用印模540來壓印塗層508時，使間隔件542之一遠端546與基板表面502接觸。因此，在壓印之後，塗層508具有實質上等於間隔件542之高度544之一厚度513。一或多個間隔件之使用可幫助增加跨基板504之塗層厚度均勻性。
在一些實施方案中，在壓印之後，接觸間隔件542之基板表面502之部分548留下非常少或未留下塗層508。此特徵可光學地隔離在部分548之不同側上之超穎表面500之部分。
在一些實施方案中，印模540包含例如跨印模540以間隔定位之多個間隔件542。多個間隔件542之存在可例如容許壓印一較大基板上之一塗層以跨基板達成一共同塗層厚度。在一些實施方案中，如圖5A至5B中所展示，印模540與基板504對準，使得間隔件542所接觸之基板表面502之部分548不具有超穎表面500。
在一些實施方案中，部分548定義分離裝置之間之一線，例如，奈米結構550可為一第一裝置之部分，且奈米結構552可為一第二裝置之部分。在一些實施方案中，部分548可與一切割軌道對準。
在一些實施方案中，印模540包含間隔件542附近之溝槽。在壓印期間，溝槽可提供過量塗層材料可引導至其中之一空間。因為溝槽可定位於裝置之間(例如，在部分548中)，所以塗層材料在溝槽處之一累積不會損害裝置功能。
在一些實施方案中，如圖6A至圖6B中所展示，在一基板604上提供一間隔件654。一超穎表面600在一基板表面602上，且一塗層608在超穎表面600上及基板表面602上。可作為亦形成超穎表面600之一製程之部分形成間隔件654。在一些實施方案中，在與超穎表面600分開之一程序期間形成間隔件654。
使用一印模656來壓印塗層608，使得間隔件654之一遠端658與印模656之一面660接觸。在壓印之後，塗層608具有實質上等於間隔件654之一高度之一厚度613。一或多個間隔件之使用可幫助增加跨基板604之塗層厚度均勻性。
在一些實施方案中，基板604包含例如跨基板604以間隔定位之多個間隔件654。在一些實施方案中，間隔件654定義分離裝置之間之一線，例如，奈米結構662可為一第一裝置之部分，且奈米結構664可為一第二裝置之部分。在一些實施方案中，間隔件654可與一切割軌道對準。
在一些實施方案中，印模656包含經組態以定位於間隔件654附近之溝槽。在壓印期間，溝槽可提供過量塗層材料可引導至其中之一空間。因為溝槽可定位於裝置之間，所以塗層材料在溝槽處之一累積不會損害裝置功能。
圖5A至圖6B中所展示之方法及裝置(其等包含間隔件)可與先前展示之方法及裝置組合。例如，運用一間隔件之壓印可引起一塗層表面具有一特定粗糙度。可對在其表面之至少一者上具有一超穎表面之一基板之兩個各自相對表面上之兩個塗層的任一者或兩者執行運用一間隔件之壓印。基板之兩個相對表面之任一者或兩者可包含一或多個各自間隔件。可對一多塗層堆疊中之一或多個塗層執行運用一間隔件之壓印。
可在系統中實施本發明中所描述之方法及裝置。圖7展示包含一基板704之一基板表面702上之一超穎表面700之一系統701之一實例。一塗層沈積裝置766可操作以在基板上沈積一塗層。一印模對準器768可操作以將一印模與基板704對準且對塗層執行壓印。塗層沈積裝置766及印模對準器768經組態以至少執行上文所描述之方法。一控制器770可操作以與塗層沈積裝置766及印模對準器768之一者或兩者通信且傳輸指令772以執行沈積及/或壓印程序。
在一些實施方案中，關於超穎表面700執行對準。在一些實施方案中，關於基板上之間隔件(圖7中未展示)執行對準。在一些實施方案中，關於基板上之其他特徵部(其等可例如藉由光微影形成)執行對準。在一些實施方案中，對準及/或壓印係自動化的(例如，藉由印模對準器768執行)。控制器770可用程序參數進行程式化，例如，待用於旋塗塗層之一自旋頻率或在壓印程序期間施加之一壓力。在一些實施方案中，手動執行一或多個步驟。
在一些實施方案中，使具有一第一晶圓表面上之一超穎表面之矽晶圓沿著一組裝線移動。將晶圓浸入至含有一液態聚合物之一槽(vat)中，而導致第一晶圓表面及一第二相對晶圓表面之各者上之一塗層。將晶圓固持在適當位置中，同時一印模對準器針對對準特徵部掃描第一晶圓表面，基於對準特徵部對準一熱的第一印模，且以一預定壓力使第一印模朝向第一晶圓表面向下。第一印模上之一間隔件設定第一晶圓表面上之塗層之一最終高度，且第一印模之一面上之特徵部引起第一晶圓表面上之塗層之一表面包含減少入射光之反射之紋理稜錐。
在例示性程序中，接著使晶圓旋轉(例如，藉由機械臂)，且印模對準器或一不同印模對準器對第二晶圓表面上之塗層執行一第二壓印程序。第二壓印程序之一第二印模及參數可與第一壓印程序之第一印模及參數相同或不同。
在例示性程序中，在完成兩個壓印程序之後，使晶圓行進通過一UV腔室以使兩個塗層固化。下層超穎表面現在受塗層保護，且另外，塗層提供額外功能性。接著，可將晶圓切割為個別裝置。
在一些實施方案中，併有一或多個超穎表面及超穎表面上之一或多個塗層之裝置(如上文所描述)可整合至模組中。如圖8中所展示，一模組874包含一基板876及耦合至基板876或整合至基板876中之一發光組件878。發光組件878可包含例如一雷射(例如，一垂直腔表面發射雷射)或一發光二極體。
由發光組件878產生之光880透射穿過一外殼且接著至一經塗佈超穎表面裝置884。如上文所描述，經塗佈超穎表面裝置884可操作以修改光880，使得經修改光886透射離開模組874。例如，使用經塗佈超穎表面裝置884，模組874可產生結構化光、漫射光及圖案化光之一或多者。外殼可包含例如分離發光組件878及/或基板876與經塗佈超穎表面裝置之間隔件882。
當整合至模組874中時，經塗佈超穎表面裝置884可提供優於不具有一經塗佈超穎表面之裝置之優點。例如，超穎表面上之塗層可藉由減少裝置884之一表面上之污染物之影響而增強眼睛安全性。塗層可藉由具有一抗反射功能而使模組874更高效，使得所產生光880不太可能被反射且更可能作為經修改光886被透射。藉由在不利環境中保護裝置884，塗層可使模組874更穩定。塗層可具有用於修改光880以產生經修改光886之一光學功能。塗層可容許裝置884比離散光學組件取代塗層之情況更薄，從而節省模組874中之空間及/或減小模組874之一總必要尺寸。
在一些實施方案中，圖8之模組874係一光感測模組(例如，一環境光感測器)，組件878係一光感測組件(例如，一光電二極體、一像素或一影像感測器)，光886係入射於模組874上之光，且光880係由經塗佈超穎表面裝置884修改之光。例如，經塗佈超穎表面裝置884可將圖案化光聚焦至光感測組件878上。如上文所描述，與習知光學器件相比，經塗佈超穎表面裝置884上之塗層可減小模組874之一大小，可在不利環境中保護裝置884，且可藉由減少反射光之量而增加模組874之一偵測效率。
在一些實施方案中，模組874可包含發光組件及光感測組件兩者。例如，模組874可發射與模組874之一環境相互作用且接著由模組874接收回之光，從而容許模組874例如充當一近接感測器或三維映射裝置。當整合至此一模組中時，經塗佈超穎表面裝置可提供針對上文模組描述之優點。
上文所描述之模組可為例如飛行時間相機及主動立體相機之部分。模組可整合至系統中，例如，行動電話、膝上型電腦、穿戴式裝置及汽車。
根據本發明之實施方案，描述用於在一超穎表面上方沈積一塗層且壓印塗層以引起塗層之一表面具有一預定特性之經改良方法及裝置。
本說明書中所描述之標的物及功能操作之各種態樣可在以下中實施：數位電子電路，或電腦軟體、韌體或硬體(包含本說明書中所揭示之結構及其等結構等效物)，或其等之一或多者之組合。因此，本說明書中所描述之標的物之態樣可實施為一或多個電腦程式產品，即，編碼於一電腦可讀媒體上以藉由資料處理設備執行或控制資料處理設備之操作之電腦程式指令的一或多個模組。電腦可讀媒體可為一機器可讀儲存裝置、一機器可讀儲存基板、一記憶體裝置、產生一機器可讀傳播信號之一物質組合物或其等之一或多者之一組合。除硬體之外，設備亦可包含產生所述電腦程式之一執行環境之程式碼，例如，構成處理器韌體之程式碼。
一電腦程式(其亦被稱為一程式、軟體、軟體應用程式、指令檔或程式碼)可以任何形式之程式設計語言(包含編譯或解譯語言)撰寫，且其可以任何形式部署，包含作為一獨立程式或作為一模組、組件、副常式或適用於一運算環境中之其他單元。一電腦程式不一定對應於一檔案系統中之一檔案。一程式可儲存於保存其他程式或資料(例如，儲存於一標記語言文件中之一或多個指令檔)之一檔案之一部分中、儲存於專用於所述程式之一單一檔案中，或儲存於多個協同檔案(例如，儲存一或多個模組、子程式或程式碼之部分之檔案)中。一電腦程式可經部署以在一個電腦上或在定位於一個地點處或跨多個地點分佈且藉由一通信網路互連之多個電腦上執行。
本說明書中所描述之程序及邏輯流程可藉由一或多個可程式化處理器執行，該一或多個可程式化處理器執行一或多個電腦程式以藉由操作輸入資料且產生輸出而執行功能。程序及邏輯流程亦可藉由專用邏輯電路(例如，一FPGA (場可程式化閘陣列)或一ASIC (特定應用積體電路))執行，且設備亦可實施為專用邏輯電路。
藉由實例，適於執行一電腦程式之處理器包含通用及專用微處理器兩者及任何種類之數位電腦之任一或多個處理器。一般而言，一處理器將自一唯讀記憶體或一隨機存取記憶體或兩者接收指令及資料。一電腦之基本元件係用於執行指令之一處理器及用於儲存指令及資料之一或多個記憶體裝置。適於儲存電腦程式指令及資料之電腦可讀媒體包含全部形式之非揮發性記憶體、媒體及記憶體裝置，包含例如：半導體記憶體裝置，例如EPROM、EEPROM及快閃記憶體裝置；磁碟，例如，內部硬碟或可抽換式磁碟；磁光碟；以及CD ROM及DVD-ROM磁碟。處理器及記憶體可藉由專用邏輯電路補充或併入於專用邏輯電路中。
儘管已詳細描述特定實施方案，然可進行各種修改。作為一個實例，圖中所描繪之程序不一定要求所展示之特定順序或循序順序以達成所要結果。在某些實施方案中，多任務處理及並行處理可為有利的。因此，其他實施方案在發明申請專利範圍之範疇內。
100:超穎表面 102:基板表面 104:基板 106:奈米結構 108:塗層 110:塗層表面 111:塗層表面 112:厚度 113:定義厚度 114:印模 116:面 200:超穎表面 202:基板表面 204:基板 206:奈米結構 208:塗層 213:設定厚度 214:印模 216:面 218:特徵部 220:特徵部 222:塗層表面 224:圖案化結構 300:超穎表面 302:第一基板表面 304:基板 308:第一塗層 313:定義厚度 314:印模 315:印模 316:印模面 317:定義厚度 322:塗層表面 324:圖案化結構 325:特徵部 326:第二塗層 328:第二基板表面 332:圖案化結構 333:特徵部 334:印模面 400:超穎表面 402:基板表面 404:基板 408:第一塗層 410:表面 436:第二塗層 500:超穎表面 502:基板表面 504:基板 508:塗層 513:厚度 540:印模 542:間隔件 544:高度 546:遠端 548:部分 550:奈米結構 552:奈米結構 600:超穎表面 602:基板表面 604:基板 613:厚度 654:間隔件 656:印模 658:遠端 660:面 662:奈米結構 664:奈米結構 700:超穎表面 701:系統 702:基板表面 704:基板 766:塗層沈積裝置 768:印模對準器 770:控制器 772:指令 874:模組 876:基板 878:發光組件/光感測組件 880:光 882:間隔件 884:經塗佈超穎表面裝置 886:經修改光
圖1A至圖1D係展示一塗層上之一壓印程序之一實例之示意圖。
圖2A至圖2B係展示一塗層上之一壓印程序之另一實例之示意圖。
圖3A至圖3B係展示兩個塗層上之壓印程序之實例之示意圖。
圖4係展示一超穎表面上之兩個塗層之一實例之一示意圖。
圖5A至圖5B係展示使用一間隔件之一壓印程序之一實例之示意圖。
圖6A至圖6B係展示使用一間隔件之一壓印程序之另一實例之示意圖。
圖7係用於執行一壓印程序之一系統之一實例之一方塊圖。
圖8係展示一模組之一實例之一示意圖。
200:超穎表面
202:基板表面
204:基板
206:奈米結構
208:塗層
214:印模
216:面
218:特徵部

Claims (29)

  1. 一種提供分佈式奈米結構的方法，其包括：在一基板之一第一表面上方及該基板之該第一表面上之一超穎表面上方提供一塗層，其中該超穎表面包括可操作以與一光波相互作用以改變該光波之一振幅或一相位之至少一者的奈米結構；及壓印該塗層以引起該塗層之一表面具有一預定特性。
  2. 如請求項1之方法，其中壓印該塗層包括：將一印模之一面按壓至該塗層之該表面中，其中該面包括用於將該預定特性賦予該塗層之該表面之一結構。
  3. 如請求項1之方法，其中該預定特性包括小於一預定最大粗糙度之一粗糙度。
  4. 如請求項1之方法，其中該預定特性包括由該塗層之該表面定義之一光學結構。
  5. 如請求項4之方法，其中該光學結構包括一繞射光學結構。
  6. 如請求項4之方法，其中該光學結構包括一透鏡。
  7. 如請求項4之方法，其中該光學結構包括一抗反射結構。
  8. 如請求項4之方法，其中該光學結構包括具有介於10nm與100nm之間之一尺寸之特徵部。
  9. 如請求項1之方法，其中該預定特性包括疏水性或親水性。
  10. 如請求項1之方法，其中壓印該塗層引起該塗層具有一預定厚度。
  11. 如請求項10之方法，其中壓印該塗層包括：將一印模之一面按壓至該塗層之該表面中，其中該面包括一間隔件，其中該面經按壓至該塗層之該表面中直至該間隔件之一端接觸該基板之該第一表面，及其中該間隔件之一高度等於該預定厚度。
  12. 如請求項10之方法，其中壓印該塗層包括：將一印模之一面按壓至該塗層之該表面中，其中一間隔件在該基板之該第一表面上，其中該面經按壓至該塗層之該表面中直至該間隔件之一端接觸該印模之該面，及其中該間隔件之一高度等於該預定厚度。
  13. 如請求項1之方法，其中該塗層包括聚合物。
  14. 如請求項1之方法，其中壓印該塗層引起該塗層之該表面平行於該基 板之該第一表面。
  15. 如請求項1之方法，其包括：在該基板之一第二表面上提供一第二塗層，該基板之該第二表面在與該基板之該第一表面相對之該基板之一側上；及壓印該第二塗層以引起該第二塗層之一表面具有一第二預定特性。
  16. 一種提供分佈式奈米結構的裝置，其包括：一基板；一超穎表面，其在該基板之一第一表面上，其中該超穎表面包括可操作以與一光波相互作用以改變該光波之一振幅或一相位之至少一者的奈米結構；及一塗層，其在該超穎表面上及該基板之該第一表面上，該塗層之一表面定義一功能結構。
  17. 如請求項16之裝置，其中該塗層之該表面定義一光學功能結構。
  18. 如請求項17之裝置，其中該光學功能結構包括一繞射光學結構。
  19. 如請求項17之裝置，其中該光學功能結構包括一光學透鏡。
  20. 如請求項17之裝置，其中該光學功能結構包括一抗反射結構。
  21. 如請求項16之裝置，其中該功能結構包括一疏水結構或一親水結構。
  22. 如請求項16之裝置，其中該功能結構包括具有介於10nm與100nm之間之一尺寸之特徵部。
  23. 如請求項16之裝置，其中該塗層包括聚合物。
  24. 如請求項16之裝置，其中該塗層之該表面具有小於一預定最大粗糙度之一粗糙度。
  25. 如請求項16之裝置，其進一步包括：一第二塗層，其在該基板之一第二表面上，該基板之該第二表面在與該基板之該第一表面相對之該基板之一側上，其中該第二塗層之一表面定義一第二功能結構。
  26. 如請求項16之裝置，其中該塗層具有大於10微米之一厚度。
  27. 一種具有分佈式奈米結構的系統，其包括：一塗層沈積裝置；一印模對準器；及一控制器，其與該印模對準器及該塗層沈積裝置通信地耦合，其中該系統經組態以執行包括以下之操作： 在一基板之一第一表面上方及該基板之該第一表面上之一超穎表面上方提供一塗層，其中該超穎表面包括可操作以與一光波相互作用以改變該光波之一振幅或一相位之至少一者的奈米結構；及壓印該塗層以引起該塗層之一表面具有一預定特性。
  28. 一種具有分佈式奈米結構的模組，其包括：一發光裝置；及一超穎表面裝置，其中該超穎表面裝置包括：一基板；一超穎表面，其在該基板之一第一表面上，其中該超穎表面包括可操作以與一光波相互作用以改變該光波之一振幅或一相位之至少一者的奈米結構；及一塗層，其在該超穎表面上及該基板之該第一表面上，該塗層之一表面定義一功能結構；及其中該超穎表面裝置經組態以與由該發光裝置產生之光相互作用。
  29. 一種具有分佈式奈米結構的模組，其包括：一光敏裝置；及一超穎表面裝置，其中該超穎表面裝置包括：一基板；一超穎表面，其在該基板之一第一表面上，其中該超穎表面包括可操作以與一光波相互作用以改變該光波之一振幅或一相位之至少一者的奈米結構；及 一塗層，其在該超穎表面上及該基板之該第一表面上，該塗層之一表面定義一功能結構；及其中該超穎表面裝置經組態以與入射於該模組上之光相互作用且使經修改光透射至該光敏裝置。
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