TWI842988B - 緻密奈米壓印薄膜、其形成方法及具有包括緻密奈米壓印薄膜的光柵之光學元件 - Google Patents

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Abstract

本揭示案之實施例大體係關於緻密奈米壓印薄膜及用於製作此些緻密奈米壓印薄膜之製程，以及含有緻密奈米壓印薄膜之光學元件。在一或更多個實施例中，緻密奈米壓印薄膜含有基底奈米壓印薄膜及安置在基底奈米壓印薄膜上及奈米顆粒之間的金屬氧化物。基底奈米壓印薄膜含有奈米顆粒，其中奈米顆粒含有氧化鈦、氧化鋯、氧化鈮、氧化鉭、氧化鉿、氧化鉻、銦錫氧化物、氮化矽或其任何組合。金屬氧化物含有氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、氧化鈮、氧化鉭、氧化銦、銦錫氧化物、氧化鉿、氧化鉻、氧化鈧、氧化錫、氧化鋅、氧化釔、氧化鐠、氧化鎂、氧化矽、氮化矽、氧氮化矽或其任何組合。

Description

緻密奈米壓印薄膜、其形成方法及具有包括緻密奈米壓印薄 膜的光柵之光學元件
本揭示案之實施例大體係關於微元件處理，且更具體言之係關於奈米壓印微影術(nanoimprint lithography,NIL)薄膜及其製作製程。
奈米顆粒壓印之奈米及微米圖案化提供了開發基於奈米材料之光學元件、電子元件、顯示器、能源設備、感測器及具有奈米級解析度之其他類型之設備的機會。當前可用之壓印材料含有有機(高指數聚合物)或無機-有機混合材料(溶膠-凝膠)。大部分壓印材料具有低的折射率(小於1.7)，以及與可視區域中之光學透明性、光學解析度、可處理性、壓印特徵之高收縮率及成本效益相關聯的多個問題。另外，許多壓印材料具有相對低的硬度、斷裂應變、屈服強度及/或抗蝕刻性，該等性質若得以增大，將為有益的。一些壓印材料具有相對高的彈性模數，其若得以減小，亦將為有益的。
因此，需要具有有益的物理性質之改良的奈米壓印薄膜及用於製作此些奈米壓印薄膜之相關製程。
本揭示案之實施例大體係關於緻密奈米壓印薄膜及用於製作此些緻密奈米壓印薄膜之相關製程。該等緻密奈米壓印薄膜通常亦相對於形成其之基底或多孔奈米壓印薄膜而言為光學緻密之奈米壓印薄膜。緻密奈米壓印薄膜可用作奈米壓印微影術(NIL)薄膜。緻密奈米壓印薄膜及/或光學緻密之奈米壓印薄膜通常具有相對高的折射率（＞1.9或＞2），以及相對高的硬度、斷裂應變、屈服強度及/或抗蝕刻性（例如，減小的蝕刻速率），且亦具有相對低的彈性模數。
在一或更多個實施例中，緻密奈米壓印薄膜含有基底奈米壓印薄膜及安置在基底奈米壓印薄膜上及奈米顆粒之間的金屬氧化物。基底奈米壓印薄膜含有奈米顆粒，其中奈米顆粒含有氧化鈦、氧化鋯、氧化鈮、氧化鉭、氧化鉿、氧化鉻、銦錫氧化物、氮化矽或其任何組合。金屬氧化物含有氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、氧化鈮、氧化鉭、氧化銦、銦錫氧化物、氧化鉿、氧化鉻、氧化鈧、氧化錫、氧化鋅、氧化釔、氧化鐠、氧化鎂、氧化矽、氮化矽、氧氮化矽或其任何組合。
在一些實施例中，一種形成奈米壓印薄膜之方法包括將含有多孔奈米壓印薄膜之基板定位在處理腔室內，其中該多孔奈米壓印薄膜包括奈米顆粒及在該等奈米顆粒之間的孔洞；及在原子層沉積(atomic layer deposition；ALD)製程期間將金屬氧化物沉積在多孔奈米壓印薄膜上及該等孔洞的至少一部分內以產生緻密奈米壓印薄膜。
在其他實施例中，本文中提供並論述一種具有光柵之光學元件，其含有緻密奈米壓印薄膜。可使用本文中所描述並論述之緻密奈米壓印薄膜及/或用於產生緻密奈米壓印薄膜的方法中之任一者來產生光學元件。舉例而言，如本文所描述並論述，緻密奈米壓印薄膜含有基底奈米壓印薄膜及安置在基底奈米壓印薄膜上及奈米顆粒之間的金屬氧化物。
在一或更多個實施例中，一種形成奈米壓印薄膜之方法包括將含有基底或多孔奈米壓印薄膜之基板定位在處理腔室內，其中該多孔奈米壓印薄膜含有奈米顆粒及在奈米顆粒之間的孔洞，且多孔奈米壓印薄膜具有小於2之折射率。該等孔洞（諸如，安置於奈米顆粒之間的空間）可含有環境空氣、殘留的有機材料（例如，一或更多種碳氫化合物及/或其他有機化合物）、微粒，及/或可具有相對低折射率（諸如，自約1、約1.2或約1.3至約1.4或約1.5）之一或更多種其他污染物。
該方法亦包括在原子層沉積(ALD)製程期間將一或更多種金屬氧化物沉積在多孔奈米壓印薄膜上及孔洞的至少一部分內以產生光學緻密之奈米壓印薄膜。該等孔洞可至少部分地被填充、大體上被填充或完全被填充。舉例而言，孔洞所佔用之體積的至少3%、至少5%或至少10%藉由ALD製程填充有金屬氧化物。在其他實施例中，孔洞所佔用之體積的至少20%至約90%藉由ALD製程填充有金屬氧化物。在一些實施例中，孔洞所佔用之體積的大於90%（諸如，約95%至100%）藉由ALD製程填充有金屬氧化物。光學緻密之奈米壓印薄膜具有比基底或多孔奈米壓印薄膜之折射率大的折射率。
在一或更多個實施例中，光學緻密之奈米壓印薄膜的折射率比多孔奈米壓印薄膜之折射率大了約0.5%、約0.75%、約1%、約2%、約4%，或約5%至約6%、約8%、約10%、約12%、約15%、約20%、約25%、約30%或更大。舉例而言，光學緻密之奈米壓印薄膜的折射率比多孔奈米壓印薄膜之折射率大了約0.5%至約30%。在其他實例中，光學緻密之奈米壓印薄膜的折射率比多孔奈米壓印薄膜之折射率大了約0.65%至約20%。在其他實例中，光學緻密之奈米壓印薄膜的折射率比多孔奈米壓印薄膜之折射率大了約0.75%至約10%。在一些實例中，光學緻密之奈米壓印薄膜的折射率比多孔奈米壓印薄膜之折射率大了約1%至約6%。
多孔奈米壓印薄膜之折射率為約1.50、約1.65，或約1.75至約1.80、約1.85、約1.90、約1.95、約1.97、約1.99或小於2。在一或更多個實例中，多孔奈米壓印薄膜之折射率為約1.5至約1.95，或約1.75至約1.95。光學緻密之奈米壓印薄膜的折射率比多孔奈米壓印薄膜之折射率大。在一些實例中，光學緻密之奈米壓印薄膜的折射率為約1.8或更大。舉例而言，光學緻密之奈米壓印薄膜的折射率為約1.8至約2.2、約1.85至約2.15，或約1.9至約2.1。
如本文中所描述並論述，相比於多孔奈米壓印薄膜及/或基底奈米壓印薄膜，任何緻密的奈米壓印薄膜及/或光學緻密之奈米壓印薄膜可具有增大的單位體積質量及/或可具有增大的折射率。在一或更多個實施例中，相比於多孔奈米壓印薄膜及/或基底奈米壓印薄膜，緻密的奈米壓印薄膜具有更大的硬度值、更大的斷裂應變值、更大的屈服強度值及/或更大的抗蝕刻性值。在一些實施例中，緻密的奈米壓印薄膜具有比多孔奈米壓印薄膜或基底奈米壓印薄膜更小的彈性模數值。
在一或更多個實施例中，奈米顆粒可為或包括氧化鈦、氧化鋯、氧化鈮、氧化鉭、氧化鉿、氧化鉻、銦錫氧化物、氮化矽或其任何組合。本文所描述並論述之任何奈米顆粒可用於製備多孔奈米壓印薄膜。金屬氧化物可為或包括一或更多種氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、氧化鈮、氧化鉭、氧化銦、銦錫氧化物、氧化鉿、氧化鉻、氧化鈧、氧化錫、氧化鋅、氧化釔、氧化鐠、氧化鎂或其任何組合。替代金屬氧化物或連同金屬氧化物一起，可將一或更多種氧化矽及/或氮化矽沉積在多孔奈米壓印薄膜上及/或多孔奈米壓印薄膜中。例示性氧化矽可為或包括一氧化矽、二氧化矽、為SiOx （其中2＞x＞1）之一或更多種氧化矽、一或更多種矽酸鹽、氮化矽、氧氮化矽，或其任何組合。金屬氧化物可具有大於、等於或小於奈米顆粒及/或多孔奈米壓印薄膜之折射率的折射率。即使金屬氧化物之折射率等於或小於奈米顆粒及/或多孔奈米壓印薄膜之折射率，金屬氧化物仍具有比在孔洞中被替代之一或更多種材料（諸如，空氣、有機化合物、微粒及/或一或更多種其他污染物）大的折射率。 用於製備基底或多孔奈米壓印薄膜之壓印表面的方法
在一或更多個實施例中，提供用於製備壓印表面（諸如，奈米壓印微影術(NIL)薄膜）之方法。壓印表面為本文所描述並論述之基底或多孔奈米壓印薄膜的一或更多個被暴露表面。該方法包括將壓印組成物安置、塗佈或以其他方式放置在一或更多個基板中，使壓印組成物與具有圖案之圖章接觸，將壓印組成物轉化成壓印材料（例如，多孔奈米壓印薄膜），及自壓印材料移除圖章。在一些實例中，基板（例如，晶圓）可為或包括玻璃、石英、氧化矽，諸如，玻璃基板或玻璃晶圓。在其他實例中，基板可為或包括矽、矽鍺、塑膠及/或其他材料。壓印組成物及/或材料可具有約1.7至約2.0或約1.7至小於2（諸如，約1.9、1.85或1.80）之折射率。在圖章上且轉移至壓印表面之圖案可為1維圖案、2維圖案或3維圖案。
第1A圖至第1F圖根據本文所描述並論述之一或更多個實施例描繪在製備含有奈米顆粒之奈米壓印薄膜（諸如，基底或多孔奈米壓印薄膜）的同時經由多個操作處理之工件的橫截面圖。藉由壓印製程在基板上形成多孔奈米壓印薄膜。壓印製程包括將含有奈米顆粒之壓印組成物104沉積在基板102上，及將圖章120對準在壓印組成物104上方或與之相鄰（第1A圖）。按壓壓印組成物104或以其他方式使其與具有圖案之圖章120接觸（第1B圖至第1C圖）。將壓印組成物104轉化為多孔奈米壓印薄膜106（第1D圖）。在一些實例中，使用藉由熱及/或輻射（UV光）之固化製程將壓印組成物104轉化為多孔奈米壓印薄膜106。自多孔奈米壓印薄膜106移除圖章120，留下多孔奈米壓印薄膜106被安置在基板102上（第1E圖至第1F圖）。多孔奈米壓印薄膜106之孔可能具有一些殘留的有機材料，諸如，由於奈米顆粒的不完美裝填而存在之最小有機基質。
在一些實例中，藉由旋塗、滴鑄、刮塗及/或其他塗佈製程將壓印組成物安置在基板上。壓印組成物作為具有預定厚度之薄膜或層安置在基板上。壓印組成物之厚度為約50 nm、約80 nm、約100 nm、約120 nm、約150 nm，或約200 nm至約250 nm、約300 nm、約400 nm、約500 nm、約600 nm、約800 nm、約1,000 nm、約1,200 nm或更厚。舉例而言，壓印組成物之厚度為約50 nm至約1,000 nm、約100 nm至約1,000 nm、約200 nm至約1,000 nm、約400 nm至約1,000 nm、約500 nm至約1,000 nm、約600 nm至約1,000 nm、約800 nm至約1,000 nm、約50 nm至約600 nm、約100 nm至約600 nm、約200 nm至約600 nm、約400 nm至約600 nm、約500 nm至約600 nm、約50 nm至約400 nm、約100 nm至約400 nm、約200 nm至約400 nm，或約300 nm至約400 nm。
藉由將壓印組成物暴露於熱、紫外線光、紅外線光、可視光、微波輻射及/或其任何組合而將壓印組成物轉化為壓印材料（例如，多孔奈米壓印薄膜）。在一或更多個實例中，在將壓印組成物轉化為壓印材料時，將壓印組成物暴露於具有約300 nm至約365 nm之波長的光源。在其他實例中，在將壓印組成物轉化為壓印材料時，將壓印組成物暴露於熱，並維持在約30℃至約100℃之溫度下歷時約30秒鐘至約1小時之時間週期。在一些實例中，將壓印組成物暴露於熱，並維持在約50℃至約60℃之溫度下歷時約1分鐘至約15分鐘之時間週期。 對金屬氧化物進行ALD以製備光學緻密之奈米壓印薄膜
在一或更多個實施例中，藉由ALD或另一氣相沉積製程在基底或多孔奈米壓印薄膜上及其內沉積或以其他方式形成一或更多種金屬氧化物。多孔奈米壓印薄膜內之孔洞或孔洞的部分至少部分地填充有金屬氧化物，以產生光學緻密之奈米壓印薄膜。如上所述，在ALD製程期間，可藉由金屬氧化物至少部分地填充、大體上填充或完全地填充孔洞。
第2A圖至第2B圖根據本文所描述並論述之一或更多個實施例描繪經處理以將多孔奈米壓印薄膜轉化為光學緻密之奈米壓印薄膜之工件的橫截面圖。如第2A圖中所描繪，留下含有特徵130之多孔奈米壓印薄膜106被安置在基板102上。多孔奈米壓印薄膜106含有藉由複數個空間或孔洞110分離開之複數個奈米顆粒108。使用ALD製程或另一氣相沉積製程將金屬氧化物112沉積在奈米顆粒108之間及沉積至孔洞110中，以產生光學緻密之奈米壓印薄膜116，如第2B圖中所描繪。形成於多孔奈米壓印薄膜106中之特徵130至少大體上（若非完全地）保留在光學緻密之奈米壓印薄膜116中。
ALD製程包括在ALD循環期間依序將多孔奈米壓印薄膜暴露於金屬前驅物及氧化劑（及/或其他試劑）以沉積金屬氧化物。ALD循環亦包括在前驅物的每次曝光之間曝光淨化氣體。舉例而言，ALD製程包括在ALD循環期間依序將多孔奈米壓印薄膜暴露於金屬前驅物、淨化氣體、氧化劑（及/或其他試劑）及淨化氣體。淨化氣體可為或包括氮氣(N2 )、氬氣、氦氣或其任何組合。
在一些情況下，可執行單次ALD循環以在產生光學緻密之奈米壓印薄膜的同時沉積金屬氧化物。在其他實例中，可執行兩次或更多次ALD循環以在產生光學緻密之奈米壓印薄膜的同時沉積金屬氧化物。舉例而言，可將ALD循環重複自2次、3次、4次、5次、6次、7次、8次、9次、10次、12次或15次至約18次、約20次、約25次、約30次、約40次、約50次、約60次、約80次、約100次或更多次，以在產生光學緻密之奈米壓印薄膜的同時沉積金屬氧化物。
在一或更多個實例中，若金屬氧化物為或含有氧化鋁，則金屬前驅物為一或更多種鋁前驅物，諸如，烷基鋁化合物，例如，三甲基鋁、三乙基鋁、三丙基鋁、三丁基鋁或其類似者。氧化劑可為或包括水、氧氣(O2 )、臭氧、原子氧、一氧化二氮、過氧化氫、一或更多種有機過氧化物、其電漿，或其任何組合。
在一或更多個實施例中，光學緻密之奈米壓印薄膜含有基底奈米壓印薄膜，該基底奈米壓印薄膜含有奈米顆粒且視情況含有在奈米顆粒之間的孔洞，且其中基底奈米壓印薄膜具有小於2之折射率。光學緻密之奈米壓印薄膜亦含有金屬氧化物，該金屬氧化物安置在基底奈米壓印薄膜上且被含在孔洞的至少一部分內。光學緻密之奈米壓印薄膜具有比基底奈米壓印薄膜之折射率大的折射率。 用於製備NIL薄膜之壓印組成物
本揭示案之實施例大體係關於有用於奈米壓印微影術(NIL)之壓印組成物及壓印材料（例如，基底或多孔奈米壓印薄膜）。可藉由施加熱及/或一或更多種類型的輻射（諸如，光或微波）將壓印組成物轉化為壓印材料。在一或更多個實施例中，壓印組成物含有一或更多種類型之奈米顆粒、一或更多種表面配位子、一或更多種溶劑、一或更多種添加劑及一或更多種丙烯酸酯。
奈米顆粒中之每一者可為單個顆粒（裸顆粒），或可為經塗佈顆粒，諸如，含有核及圍繞該核安置之一或更多個殼。在一些實例中，奈米顆粒可含有偶聯至顆粒外表面之一或更多種類型的表面配位子（例如，接合的NP或穩定的NP）。奈米顆粒可具有一或更多種不同的形狀或幾何形狀，諸如，球形、橢圓形、桿形、立方體、線形、圓柱形、矩形或其組合。
奈米顆粒或核可具有約2 nm、約5 nm、約8 nm、約10 nm、約12 nm、約15 nm、約20 nm、約25 nm、約30 nm或約35 nm至約40 nm、約50 nm、約60 nm、約80 nm、約100 nm、約150 nm、約200 nm、250 nm、約300 nm、約400 nm、約500 nm或更大的大小或直徑。舉例而言，奈米顆粒或核可具有如下的大小或直徑：約2 nm至約500 nm、約2 nm至約300 nm、約2 nm至約200 nm、約2 nm至約150 nm、約2 nm至約100 nm、約2 nm至約80 nm、約2 nm至約60 nm、約2 nm至約50 nm、約2 nm至約40 nm、約2 nm至約30 nm、約2 nm至約20 nm、約2 nm至約15 nm、約2 nm至約10 nm、約10 nm至約500 nm、約10 nm至約300 nm、約10 nm至約200 nm、約10 nm至約150 nm、約10 nm至約100 nm、約10 nm至約80 nm、約10 nm至約60 nm、約10 nm至約50 nm、約10 nm至約40 nm、約10 nm至約30 nm、約10 nm至約20 nm、約10 nm至約15 nm、約50 nm至約500 nm、約50 nm至約300 nm、約50 nm至約200 nm、約50 nm至約150 nm、約50 nm至約100 nm、約50 nm至約80 nm，或約50 nm至約60 nm。
奈米顆粒可為或含有一或更多種金屬氧化物、一或更多種非金屬氧化物、一或更多種非金屬氮化物，及/或金剛石材料。奈米顆粒可含有氧化鈦、氧化鋯、氧化鈮、氧化鉭、氧化鉿、氧化鉻、銦錫氧化物、氮化矽、金剛石或其任何組合。在一些實施例中，若奈米顆粒圍繞核安置之一或更多個殼，則核及殼可為相同材料或不同材料。在一或更多個實例中，核含有氧化鈦，且殼含有氧化矽、氧化鋯、氧化鈮，或其任何組合。在其他實例中，核含有氧化鈮，且殼含有氧化矽、氧化鋯，或其任何組合。在一些實例中，核含有氧化鋯且殼含有氧化矽。
在一些實例中，核具有約2 nm至約500 nm之直徑，且殼具有約0.1 nm至約100 nm之厚度。在其他實例中，核具有約5 nm至約200 nm之直徑，且殼具有約0.5 nm至約60 nm之厚度。在一些實例中，核具有約10 nm至約100 nm之直徑，且殼具有約1 nm至約15 nm之厚度。
在一或更多個實施例中，壓印組成物含有如下的奈米顆粒：約0.1 wt%、約0.5 wt%、約1 wt%、約2 wt%、約3 wt%、約5 wt%、約6 wt%、約8 wt%或約10 wt%至約12 wt%、約15 wt%、約18 wt%、約20 wt%、約22 wt%、約24 wt%、約25 wt%、約28 wt%、約30 wt%、約32 wt%、約35 wt%、約38 wt%或約40 wt%。舉例而言，壓印組成物含有如下的奈米顆粒：約0.1 wt%至約40 wt%、約0.5 wt%至約40 wt%、約0.5 wt%至約35 wt%、約0.5 wt%至約32 wt%、約0.5 wt%至約30 wt%、約0.5 wt%至約28 wt%、約0.5 wt%至約25 wt%、約0.5 wt%至約22 wt%、約0.5 wt%至約20 wt%、約0.5 wt%至約18 wt%、約0.5 wt%至約15 wt%、約0.5 wt%至約12 wt%、約0.5 wt%至約10 wt%、約0.5 wt%至約8 wt%、約0.5 wt%至約6 wt%、約0.5 wt%至約5 wt%、約0.5 wt%至約4 wt%、約0.5 wt%至約3 wt%、約0.5 wt%至約2 wt%、約0.5 wt%至約1.5 wt%、約0.5 wt%至約1 wt%、約2 wt%至約40 wt%、約2 wt%至約35 wt%、約2 wt%至約32 wt%、約2 wt%至約30 wt%、約2 wt%至約28 wt%、約2 wt%至約25 wt%、約2 wt%至約22 wt%、約2 wt%至約20 wt%、約2 wt%至約18 wt%、約2 wt%至約15 wt%、約2 wt%至約12 wt%、約2 wt%至約10 wt%、約2 wt%至約8 wt%、約2 wt%至約6 wt%、約2 wt%至約5 wt%、約2 wt%至約4 wt%、約2 wt%至約3 wt%、約5 wt%至約40 wt%、約5 wt%至約35 wt%、約5 wt%至約32 wt%、約5 wt%至約30 wt%、約5 wt%至約28 wt%、約5 wt%至約25 wt%、約5 wt%至約22 wt%、約5 wt%至約20 wt%、約5 wt%至約18 wt%、約5 wt%至約15 wt%、約5 wt%至約12 wt%、約5 wt%至約10 wt%、約5 wt%至約8 wt%、或約5 wt%至約6 wt%。
在其他實施例中，壓印組成物含有如下的奈米顆粒：約40 wt%、約50 wt%、約55 wt%、約60 wt%、約62 wt%或約65 wt%至約68 wt%、約70 wt%、約75 wt%、約80 wt%、約85 wt%、約88 wt%、約90 wt%、約92 wt%、約93 wt%、約94 wt%、約95 wt%、約96 wt%、約97 wt%、約98 wt%或更多。舉例而言，壓印組成物含有如下的奈米顆粒：約40 wt%至約98 wt%、約50 wt%至約95 wt%、約50 wt%至約90 wt%、約50 wt%至約80 wt%、約50 wt%至約75 wt%、約50 wt%至約70 wt%、約50 wt%至約65 wt%、約50 wt%至約60 wt%、約50 wt%至約55 wt%、約60 wt%至約95 wt%、約60 wt%至約90 wt%、約60 wt%至約80 wt%、約60 wt%至約75 wt%、約60 wt%至約70 wt%、約60 wt%至約65 wt%、約70 wt%至約95 wt%、約70 wt%至約90 wt%、約70 wt%至約80 wt%或約70 wt%至約75 wt%。
表面配位子可為或包括一或更多種羧酸、一或更多種酯、一或更多種胺、一或更多種醇、一或更多種矽烷、其鹽、其錯合物，或其任何組合。例示性表面配位子可為或包括油酸、硬脂酸、丙酸、苯甲酸、棕櫚酸、肉荳蔻酸、甲胺、油胺、丁胺、苯甲醇、油醇、丁醇、辛醇、十二烷醇、辛基三乙氧基矽烷、辛基三甲氧基矽烷、3-(三甲氧基甲矽烷基)甲基丙烯酸丙酯、丙基三乙氧基矽烷、其鹽、其酯、其錯合物，或其任何組合。在一些實例中，基於奈米顆粒之重量，表面配位子處於約8 wt%至約50 wt%之濃度。
壓印組成物含有如下的表面配位子：約0.5 wt%、約1 wt%、約2 wt%、約3 wt%、約5 wt%、約7 wt%、約8 wt%或約10 wt%至約12 wt%、約15 wt%、約18 wt%、約20 wt%、約25 wt%、約30 wt%、約35 wt%、約40 wt%、約45 wt%或約50 wt%。舉例而言，壓印組成物含有如下的表面配位子：約0.5 wt%至約50 wt%、約1 wt%至約50 wt%、約3 wt%至約50 wt%、約5 wt%至約50 wt%、約5 wt%至約40 wt%、約5 wt%至約35 wt%、約5 wt%至約30 wt%、約5 wt%至約25 wt%、約5 wt%至約20 wt%、約5 wt%至約15 wt%、約5 wt%至約10 wt%、約10 wt%至約50 wt%、約10 wt%至約40 wt%、約10 wt%至約5 wt%、約10 wt%至約30 wt%、約10 wt%至約25 wt%、約10 wt%至約20 wt%、約10 wt%至約15 wt%、約15 wt%至約50 wt%、約15 wt%至約40 wt%、約15 wt%至約35 wt%、約15 wt%至約30 wt%、約15 wt%至約25 wt%或約15 wt%至約20 wt%。
溶劑可為或包括一或更多種奈米顆粒分散溶劑、一或更多種壓印溶劑、其他類型之溶劑，或其任何組合。奈米顆粒分散溶劑可為或包括一或更多種二醇醚、醇、乙酸鹽、其酯、其鹽、其衍生物，或其任何組合。在一些實例中，奈米顆粒分散溶劑可為或包括一或更多種p系列二醇醚、一或更多種e系列二醇醚，或其任何組合。在一或更多個實例中，奈米顆粒分散溶劑含有丙二醇甲醚乙酸酯(propylene glycol methyl ether acetate；PGMEA)。壓印溶劑可為或包括一或更多種醇、一或更多種酯、其鹽，或其任何組合。在一或更多個實例中，壓印溶劑含有乳酸乙酯。
在一或更多個實施例中，壓印組成物含有如下的一或更多種溶劑：約50 wt%、約55 wt%、約60 wt%、約62 wt%、約65 wt%、約68 wt%、約70 wt%、約72 wt%、約75 wt%或約80 wt%至約83 wt%、約85 wt%、約87 wt%、約88 wt%、約90 wt%、約92 wt%、約94 wt%、約95 wt%、約97 wt%、或約98 wt%。舉例而言，壓印組成物含有如下的一或更多種溶劑：約50 wt%至約98 wt%、約60 wt%至約98 wt%、約60 wt%至約95 wt%、約60 wt%至約90 wt%、約60 wt%至約88 wt%、約60 wt%至約85 wt%、約60 wt%至約83 wt%、約60 wt%至約80 wt%、約60 wt%至約78 wt%、約60 wt%至約75 wt%、約60 wt%至約72 wt%、約60 wt%至約70 wt%、約60 wt%至約68 wt%、約60 wt%至約65 wt%、約60 wt%至約63 wt%、約70 wt%至約98 wt%、約70 wt%至約95 wt%、約70 wt%至約90 wt%、約70 wt%至約88 wt%、約70 wt%至約85 wt%、約70 wt%至約83 wt%、約70 wt%至約80 wt%、約70 wt%至約78 wt%、約70 wt%至約75 wt%、約70 wt%至約72 wt%、約80 wt%至約98 wt%、約80 wt%至約95 wt%、約80 wt%至約90 wt%、約80 wt%至約88 wt%、約80 wt%至約85 wt%、約80 wt%至約83 wt%或約80 wt%至約82 wt%。
在一些實施例中，壓印組成物含有如下的奈米顆粒分散溶劑：約0.5 wt%、約0.8 wt%、約1 wt%、約1.5 wt%、約2 wt%、約2.5 wt%、約3 wt%、約3.5 wt%、約4 wt%、約5 wt%或約6 wt%至約7 wt%、約8 wt%、約10 wt%、約12 wt%、約14 wt%、約15 wt%、約18 wt%、約20 wt%或約25 wt%。舉例而言，壓印組成物含有如下的奈米顆粒分散溶劑：約0.5 wt%至約20 wt%、約1 wt%至約20 wt%、約1 wt%至約18 wt%、約1 wt%至約15 wt%、約1 wt%至約13 wt%、約1 wt%至約12 wt%、約1 wt%至約11 wt%、約1 wt%至約10 wt%、約1 wt%至約8 wt%、約1 wt%至約7 wt%、約1 wt%至約6 wt%、約1 wt%至約5 wt%、約1 wt%至約4 wt%、約1 wt%至約3 wt%、約5 wt%至約20 wt%、約5 wt%至約18 wt%、約5 wt%至約15 wt%、約5 wt%至約13 wt%、約5 wt%至約12 wt%、約5 wt%至約11 wt%、約5 wt%至約10 wt%、約5 wt%至約8 wt%、約5 wt%至約7 wt%、約5 wt%至約6 wt%、約8 wt%至約20 wt%、約8 wt%至約18 wt%、約8 wt%至約15 wt%、約8 wt%至約13 wt%、約8 wt%至約12 wt%、約8 wt%至約11 wt%、約8 wt%至約10 wt%或約8 wt%至約9 wt%。
在其他實施例中，壓印組成物含有如下的壓印溶劑：約50 wt%、約55 wt%、約60 wt%、約62 wt%、約65 wt%、約68 wt%或約70 wt%至約72 wt%、約75 wt%、約78 wt%、約80 wt%、約82 wt%、約83 wt%、約85 wt%、約87 wt%、約88 wt%、約90 wt%或約95 wt%。舉例而言，壓印組成物含有如下的壓印溶劑：約50 wt%至約95 wt%、約60 wt%至約95 wt%、約60 wt%至約90 wt%、約60 wt%至約88 wt%、約60 wt%至約85 wt%、約60 wt%至約83 wt%、約60 wt%至約80 wt%、約60 wt%至約78 wt%、約60 wt%至約75 wt%、約60 wt%至約72 wt%、約60 wt%至約70 wt%、約60 wt%至約68 wt%、約60 wt%至約65 wt%、約60 wt%至約63 wt%、約70 wt%至約98 wt%、約70 wt%至約95 wt%、約70 wt%至約90 wt%、約70 wt%至約88 wt%、約70 wt%至約85 wt%、約70 wt%至約83 wt%、約70 wt%至約80 wt%、約70 wt%至約78 wt%、約70 wt%至約75 wt%、約70 wt%至約72 wt%、約75 wt%至約98 wt%、約75 wt%至約95 wt%、約75 wt%至約90 wt%、約75 wt%至約88 wt%、約75 wt%至約85 wt%、約75 wt%至約83 wt%、約75 wt%至約80 wt%，或約75 wt%至約78 wt%。
添加劑可為或包括一或更多種全氟烷基醚、一或更多種聚乙二醇、一或更多種脂肪酸、一或更多種矽烷、一或更多種矽氧烷，或其任何組合。例示性添加劑可為或包括含氟表面活性劑、含氟添加劑及/或氟碳化合物（例如，CAPSTONE® FS-66或FS-68含氟表面活性劑，可購自杜邦公司）、乙醇酸乙氧基化油基醚、聚乙二醇、聚丙二醇、月桂酸、肉荳蔻酸、硬脂酸、棕櫚酸、二甲基二乙氧基矽烷、聚二甲基矽氧烷、聚二苯基矽氧烷、六甲基環三矽氧烷、八甲基環四矽氧烷、矽烷醇封端的聚二甲基矽氧烷、乙烯基封端的聚二甲基矽氧烷、1,2-丙二醇、其鹽、其酯、其錯合物，或其任何組合。添加劑可為或包括一或更多種二醇、具有三個或更多個醇基之一或更多種醇，或其任何組合。在一或更多個實例中，添加劑含有1,2-丙二醇。在一些實例中，基於奈米顆粒之重量，添加劑處於約0.01 wt%至約2.5 wt%之濃度。
壓印組成物含有如下的添加劑：約0.01 wt%、約0.05 wt%、約0.1 wt%、約0.2 wt%、約0.3 wt%、約0.5 wt%、約0.8 wt%或約1 wt%至約1.2 wt%、約1.5 wt%、約1.8 wt%、約2 wt%、約2.5 wt%、約3 wt%、約3.5 wt%、約4 wt%、約5 wt%、約6 wt%、約8 wt%或約10 wt%。舉例而言，壓印組成物含有如下的添加劑：約0.01 wt%至約10 wt%、約0.01 wt%至約8 wt%、約0.01 wt%至約5 wt%、約0.01 wt%至約4 wt%、約0.01 wt%至約3 wt%、約0.01 wt%至約2 wt%、約0.01 wt%至約1 wt%、約0.01 wt%至約0.5 wt%、約0.01 wt%至約0.1 wt%、約0.01 wt%至約0.05 wt%、約0.1 wt%至約10 wt%、約0.1 wt%至約8 wt%、約0.1 wt%至約5 wt%、約0.1 wt%至約4 wt%、約0.1 wt%至約3 wt%、約0.1 wt%至約2 wt%、約0.1 wt%至約1 wt%、約0.1 wt%至約0.5 wt%、約1 wt%至約10 wt%、約1 wt%至約8 wt%、約1 wt%至約5 wt%、約1 wt%至約4 wt%、約1 wt%至約3 wt%、約1 wt%至約2 wt%，或約1 wt%至約1.5 wt%。
丙烯酸酯可為或包括一或更多種甲基丙烯酸酯、一或更多種丙烯酸乙酯、一或更多種丙烯酸丙酯、一或更多種丙烯酸丁酯、一或更多種單官能丙烯酸酯、一或更多種雙官能丙烯酸酯、一或更多種三官能丙烯酸酯、其他多官能丙烯酸酯，或其任何組合物。例示性丙烯酸酯可為或包括甲基丙烯酸3-(三甲氧基甲矽烷基)丙酯-(3-MPS)、丙烯酸3-(三甲氧基甲矽烷基)丙酯、甲基丙烯酸二-(乙二醇)甲醚、甲基丙烯酸乙二醇甲醚、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸乙烯酯、其單體、其聚合物、其鹽、其錯合物，或其任何組合。在一些實例中，基於奈米顆粒之重量，丙烯酸酯處於約0.05 wt%至約10 wt%之濃度。
壓印組成物含有如下的丙烯酸酯：約0.1 wt%、約0.2 wt%、約0.3 wt%、約0.5 wt%、約0.8 wt%、約1 wt%至約1.2 wt%、約1.5 wt%、約1.8 wt%或約2 wt%、約2.2 wt%、約2.3 wt%、約2.5 wt%、約2.8 wt%、約3 wt%、約3.2 wt%、約3.5 wt%、約3.8 wt%、約4 wt%、約5 wt%、約6 wt%、約8 wt%、約10 wt%、約12 wt%、約15 wt%、約18 wt%或與20 wt%。舉例而言，壓印組成物含有如下的丙烯酸酯：約0.1 wt%至約20 wt%、約0.1 wt%至約15 wt%、約0.1 wt%至約10 wt%、約0.1 wt%至約8 wt%、約0.1 wt%至約5 wt%、約0.1 wt%至約4 wt%、約0.1 wt%至約3 wt%、約0.1 wt%至約2 wt%、約0.1 wt%至約1 wt%、約0.1 wt%至約0.5 wt%、約1 wt%至約20 wt%、約1 wt%至約15 wt%、約1 wt%至約10 wt%、約1 wt%至約8 wt%、約1 wt%至約5 wt%、約1 wt%至約4 wt%、約1 wt%至約3.5 wt%、約1 wt%至約3.2 wt%、約1 wt%至約3 wt%、約1 wt%至約2.8 wt%、約1 wt%至約2.5 wt%、約1 wt%至約2.3 wt%、約1 wt%至約2.2 wt%、約1 wt%至約2 wt%、約1 wt%至約1.8 wt%、約1 wt%至約1.5 wt%、約1.8 wt%至約20 wt%、約1.8 wt%至約15 wt%、約1.8 wt%至約10 wt%、約1.8 wt%至約8 wt%、約1.8 wt%至約5 wt%、約1.8 wt%至約4 wt%、約1.8 wt%至約3.5 wt%、約1.8 wt%至約3.2 wt%、約1.8 wt%至約3 wt%、約1.8 wt%至約2.8 wt%、約1.8 wt%至約2.5 wt%、約1.8 wt%至約2.3 wt%、約1.8 wt%至約2.2 wt%或約1.8 wt%至約2 wt%。
在一或更多個實例中，壓印組成物含有約0.5 wt%至約40 wt%的奈米顆粒、約50 wt%至約90 wt%的一或更多種溶劑、約5 wt%至約40 wt%的表面配位子、約0.01 wt%至約5 wt%的添加劑，及約0.1 wt%至約10 wt%的丙烯酸酯。在其他實例中，壓印組成物含有約1 wt%至約25 wt%的奈米顆粒、約60 wt%至約85 wt%的一或更多種溶劑、約6 wt%至約35 wt%的表面配位子、約0.05 wt%至約3 wt%的添加劑，及約0.3 wt%至約8 wt%的丙烯酸酯。在一些實例中，壓印組成物含有約5 wt%至約20 wt%的奈米顆粒、約65 wt%至約80 wt%的一或更多種溶劑、約7 wt%至約31 wt%的表面配位子、約0.09 wt%至約1.5 wt%的添加劑，及約0.5 wt%至約6 wt%的丙烯酸酯。
壓印組成物可具有約1 cp、約2 cp、約3 cp、約5 cp、約8 cp或約10 cp至約12 cp、約15 cp、約20 cp、約25 cp、約30 cp、約40 cp、約50 cp或約70 cp之黏度。舉例而言，壓印組成物可具有約1 cp至約70 cp、約1 cp至約50 cp、約1 cp至約40 cp、約1 cp至約30 cp、約1 cp至約20 cp、約1 cp至約10 cp、約1 cp至約5 cp、約10 cp至約70 cp、約10 cp至約50 cp、約10 cp至約40 cp、約10 cp至約30 cp、約10 cp至約20 cp、約20 cp至約70 cp、約20 cp至約50 cp、約20 cp至約40 cp、約20 cp至約30 cp或約20 cp至約25 cp之黏度。
在一或更多個實施例中，壓印組成物中之一或更多種丙烯酸酯可在產生（例如，固化或以其他方式轉化）壓印材料（諸如，多孔奈米壓印薄膜）的同時進行聚合及/或寡聚。
以下為可藉由本文所描述並論述之實施例產生的壓印組成物之若干預示性實例。
通用配方
成分 濃度 (wt%)
NPs 0.5% - 25%
表面配位子 0.5% - 20%
分散溶劑 5% - 20%
丙烯酸酯 0.5%-10%
壓印溶劑 60% - 80%
二醇添加劑 0.5% - 8%
表面活性劑添加劑 0.01% - 1%
總量 100
預示性實例1
成分 濃度 (wt%) 量 (g)
NPs(TiO2 ) 10% 10
表面配位子 2% 2
PGMEA 12% 12
3-MPS 2.3% 2.3
乳酸乙酯 71% 71
1,2-丙二醇 3% 3
表面活性劑(FS66) 0.15% 0.15
總量 100 100
預示性實例2
成分 濃度 (wt%) 量 (g)
NPs (TiO2 ) 6.5% 6.5
表面配位子 1.5% 1.5
PGMEA 8% 8
3-MPS 2.3% 2.3
乳酸乙酯 79% 79
1,2-丙二醇 2.55% 2.55
表面活性劑(FS66) 0.15% 0.15
總量 100 100
第3圖根據本文所描述並論述之一或更多個實施例描繪含有光學緻密之奈米壓印薄膜306（如第2B圖中所描繪）的光學元件300之前視圖。在本文所述之任何實施例中，如第2B圖中所描繪的光學緻密之奈米壓印薄膜116可與如第3圖中所描繪的光學緻密之奈米壓印薄膜306相同或用作該光學緻密之壓印薄膜306。應理解，以下所述之光學元件300為例示性光學元件。在一或更多個實施例中，光學元件300為波導組合器，諸如，增強現實波導組合器。在其他實施例中，光學元件300為平直光學元件，諸如，超穎表面。光學元件300包括複數個元件結構304。元件結構304可為具有亞微米尺寸（例如，奈米大小之尺寸，諸如，小於1 μm之臨界尺寸）之奈米結構。在一或更多個實施例中，元件結構304之區域對應於一或更多個光柵302，諸如，光柵區域302a及302b。在一或更多個實施例中，光學元件300包括第一光柵區域302a及第二光柵區域302b，且第一光柵區域302a及第二光柵區域302b中之每一者各自含有複數個元件結構304。
在本文所述實施例中，光柵302之深度可在光柵區域302a及302b之上變化。在一些實施例中，光柵302之深度可在第一光柵區域302a及第二光柵區域302b之上平穩地變化。在一或更多個實例中，在該等光柵區域中的一者之上，該深度之範圍可為自約10 nm變化至約400 nm。在一些實例中，光柵區域302a在給定側上之範圍可為自大致20 nm至大致50 nm。因此，作為一些實例，光柵302之深度的變化角度可為大約0.0005度。
在本文所述實施例中，可使用雷射剝蝕來形成元件結構304。如本文中所使用，使用雷射剝蝕在元件材料中產生三維微結構，或視情況在覆蓋元件材料之犧牲層中形成可變深度之結構，作為可變深度之結構製程的一部分。使用雷射剝蝕來形成光學結構304允許比現有方法更少的處理操作及更高的可變深度解析度。
本揭示案之實施例進一步關於如下段落1至68中之任何一或更多者：
1.一種形成奈米壓印薄膜之方法，包括：將包括多孔奈米壓印薄膜之基板定位在處理腔室內，其中多孔奈米壓印薄膜包括奈米顆粒及在奈米顆粒之間的孔洞，且其中多孔奈米壓印薄膜具有小於2之折射率；及在原子層沉積(ALD)製程期間將金屬氧化物沉積在多孔奈米壓印薄膜上及孔洞的至少一部分內以產生光學緻密之奈米壓印薄膜。
2.根據段落1所述之方法，其中金屬氧化物具有比多孔奈米壓印薄膜之折射率大的折射率。
3.根據段落1或2所述之方法，其中金屬氧化物具有比多孔奈米壓印薄膜之折射率小的折射率。
4.根據段落1至3中之任一者所述之方法，其中光學緻密之奈米壓印薄膜具有比多孔奈米壓印薄膜之折射率大的折射率。
5.根據段落4所述之方法，其中光學緻密之奈米壓印薄膜的折射率比多孔奈米壓印薄膜之折射率大了約0.5%至約30%。
6.根據段落5所述之方法，其中光學緻密之奈米壓印薄膜的折射率比多孔奈米壓印薄膜之折射率大了約0.75%至約10%。
7.  根據段落6所述之方法，其中光學緻密之奈米壓印薄膜的折射率比多孔奈米壓印薄膜之折射率大了約1%至約6%。
8.  根據段落1至7中之任一者所述之方法，其中多孔奈米壓印薄膜之折射率為約1.5至約1.95。
9.  根據段落1至8中之任一者所述之方法，其中光學緻密之奈米壓印薄膜的折射率為約1.8或更大。
10.  根據段落1至9中之任一者所述之方法，其中金屬氧化物包括氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、氧化鈮、氧化鉭、氧化銦、銦錫氧化物、氧化鉿、氧化鉻、氧化鈧、氧化錫、氧化鋅、氧化釔、氧化鐠、氧化鎂、氧化矽、氮化矽、氧氮化矽或其任何組合。
11.  根據段落1至10中之任一者所述之方法，其中奈米顆粒包括氧化鈦、氧化鋯、氧化鈮、氧化鉭、氧化鉿、氧化鉻、銦錫氧化物、氮化矽或其任何組合。
12.  根據段落1至11中之任一者所述之方法，其中ALD製程包括在ALD循環期間依序將多孔奈米壓印薄膜暴露於金屬前驅物及氧化劑以沉積金屬氧化物。
13.  根據段落12所述之方法，其中在ALD製程期間在沉積金屬氧化物的同時將ALD循環重複1次至約50次。
14.  根據段落1至13中之任一者所述之方法，其中孔洞所佔用之體積的至少3%藉由ALD製程填充有金屬氧化物。
15.  根據段落1至14中之任一者所述之方法，其中孔洞所佔用之體積的約20%至約90%藉由ALD製程填充有金屬氧化物。
16.  根據段落1至15中之任一者所述之方法，其中多孔奈米壓印薄膜係藉由壓印製程形成在基板上，包括：將包括奈米顆粒之壓印組成物安置在基板上；使壓印組成物與具有圖案之圖章接觸；將壓印組成物轉化為多孔奈米壓印薄膜；及自多孔奈米壓印薄膜移除圖章。
17.  根據段落16所述之方法，其中藉由將壓印組成物暴露於熱、紫外線光、紅外線光、可視光、微波輻射或其任何組合而將壓印組成物轉化為多孔奈米壓印薄膜。
18.  根據段落16所述之方法，其中將壓印組成物轉化為多孔奈米壓印薄膜進一步包括將壓印組成物暴露於具有約300 nm至約365 nm之波長的光源。
19.  根據段落16所述之方法，其中將壓印組成物轉化為多孔奈米壓印薄膜進一步包括將壓印組成物加熱至約30℃至約100℃之溫度歷時約30秒鐘至約1小時之時間週期。
20.  根據段落16所述之方法，其中將壓印組成物轉化為多孔奈米壓印薄膜進一步包括將壓印組成物加熱至約50℃至約60℃之溫度歷時約1分鐘至約15分鐘之時間週期。
21.根據段落16所述之方法，其中壓印組成物係藉由旋塗、滴鑄或刮塗安置在基板上。
22.根據段落16所述之方法，其中壓印組成物作為具有約50nm至約1,000nm之厚度的層安置在基板上。
23.根據段落16所述之方法，其中壓印組成物作為具有約100nm至約400nm之厚度的層安置在基板上。
24.根據段落16所述之方法，其中圖章上之圖案為1維圖案、2維圖案或3維圖案。
25.一種形成奈米壓印薄膜之方法，包括：將包括奈米顆粒之壓印組成物安置在基板上；使壓印組成物與具有圖案之圖章接觸；將壓印組成物轉化為多孔奈米壓印薄膜；自多孔奈米壓印薄膜移除圖章；將包括多孔奈米壓印薄膜之基板定位在處理腔室內，其中多孔奈米壓印薄膜包括奈米顆粒及在奈米顆粒之間的孔洞，且其中多孔奈米壓印薄膜具有小於2之折射率；及在原子層沉積(ALD)製程期間在多孔奈米壓印薄膜上及孔洞的至少一部分內沉積金屬氧化物以產生光學緻密之奈米壓印薄膜，其中光學緻密之奈米壓印薄膜具有比多孔奈米壓印薄膜之折射率大的折射率。
26.一種光學緻密之奈米壓印薄膜，包括：基底奈米壓印薄膜，包括奈米顆粒及在奈米顆粒之間的孔洞，且其中基底奈米壓印薄膜具有小於2之折射率；及金屬氧化物，安置在基底奈米壓印薄膜上且被含在孔洞的至少一部分內；其中光學緻密之奈米壓印薄膜具有比基底奈米壓印薄膜之折射率大的折射率。
27.  根據段落26所述之光學緻密之奈米壓印薄膜，其中光學緻密之奈米壓印薄膜的折射率比基底奈米壓印薄膜之折射率大了約0.5%至約30%。
28.  根據段落27所述之光學緻密之奈米壓印薄膜，其中光學緻密之奈米壓印薄膜的折射率比基底奈米壓印薄膜之折射率大了約0.75%至約10%。
29.  根據段落28所述之光學緻密之奈米壓印薄膜，其中光學緻密之奈米壓印薄膜的折射率比基底奈米壓印薄膜之折射率大了約1%至約6%。
30.  根據段落26至29中之任一者所述之光學緻密之奈米壓印薄膜，其中基底奈米壓印薄膜之折射率為約1.5至約1.95。
31.  根據段落26至30中之任一者所述之光學緻密之奈米壓印薄膜，其中光學緻密之奈米壓印薄膜的折射率為約1.8至約2.05。
32.  根據段落26至31中之任一者所述的光學緻密之奈米壓印薄膜，其中金屬氧化物包括氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、氧化鈮、氧化鉭、氧化銦、銦錫氧化物、氧化鉿、氧化鉻、氧化鈧、氧化錫、氧化鋅、氧化釔、氧化鐠、氧化鎂、氧化矽、氮化矽、氧氮化矽或其任何組合。
33.  根據段落26至32中之任一者所述的光學緻密之奈米壓印薄膜，其中奈米顆粒包括氧化鈦、氧化鋯、氧化鈮、氧化鉭、氧化鉿、氧化鉻、銦錫氧化物、氮化矽或其任何組合。
34.  根據段落26至33中之任一者所述的光學緻密之奈米壓印薄膜，其中基底奈米壓印薄膜中的孔洞所佔用之體積的至少3%含有金屬氧化物。
35.  根據段落26至34中之任一者所述的光學緻密之奈米壓印薄膜，其中基底奈米壓印薄膜中的孔洞所佔用之體積的約20%至約90%含有金屬氧化物。
36.  一種具有光柵之光學元件，包括：藉由根據段落1至25中之任一者所述之方法所產生的光學緻密之奈米壓印薄膜。
37.  一種具有光柵之光學元件，包括：根據段落26至35中之任一者的光學緻密之奈米壓印薄膜。
38.  一種具有光柵之光學元件，包括：光學緻密之奈米壓印薄膜，包括基底奈米壓印薄膜，包括奈米顆粒及在奈米顆粒之間的孔洞，且其中基底奈米壓印薄膜具有小於2之折射率；及金屬氧化物，安置在基底奈米壓印薄膜上且被含在孔洞的至少一部分內；其中光學緻密之奈米壓印薄膜具有比基底奈米壓印薄膜之折射率大的折射率。
39.  一種緻密奈米壓印薄膜，包括：基底奈米壓印薄膜，包括奈米顆粒，其中奈米顆粒包括氧化鈦、氧化鋯、氧化鈮、氧化鉭、氧化鉿、氧化鉻、銦錫氧化物、氮化矽或其任何組合；及金屬氧化物，安置在基底奈米壓印薄膜上及奈米顆粒之間，其中金屬氧化物包括氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、氧化鈮、氧化鉭、氧化銦、銦錫氧化物、氧化鉿、氧化鉻、氧化鈧、氧化錫、氧化鋅、氧化釔、氧化鐠、氧化鎂、氧化矽、氮化矽、氧氮化矽或其任何組合。
40.  根據段落39所述之緻密奈米壓印薄膜，其中基底奈米壓印薄膜包括安置在奈米顆粒之間的孔洞，且其中金屬氧化物至少部分地安置在孔洞內。
41.  根據段落40所述之緻密奈米壓印薄膜，其中基底奈米壓印薄膜中的孔洞所佔用之體積的至少3%含有金屬氧化物。
42.  根據段落41所述之緻密奈米壓印薄膜，其中基底奈米壓印薄膜中的孔洞所佔用之體積的約20%至約90%含有金屬氧化物。
43.  根據段落39至42中之任一者所述之緻密奈米壓印薄膜，其中奈米顆粒包括氧化鈦。
44.  根據段落43所述之緻密奈米壓印薄膜，其中金屬氧化物包括氧化鋁。
45.  根據段落39至44中之任一者所述之緻密奈米壓印薄膜，其中基底奈米壓印薄膜為藉由包括旋塗製程之壓印製程形成的薄膜，且其中金屬氧化物為藉由原子層沉積製程所沉積之塗層。
46.根據段落39至45中之任一者所述之緻密奈米壓印薄膜，其中緻密奈米壓印薄膜具有比基底奈米壓印薄膜更大的硬度、斷裂應變、屈服強度及/或抗蝕刻性之值。
47.根據段落39至46中之任一者所述之緻密奈米壓印薄膜，其中緻密奈米壓印薄膜具有比基底奈米壓印薄膜更小的彈性模數之值。
48.根據段落39至47中之任一者所述之緻密奈米壓印薄膜，其中緻密奈米壓印薄膜之折射率比基底奈米壓印薄膜之折射率大了約0.5%至約30%。
49.一種形成奈米壓印薄膜之方法，包括：將包括多孔奈米壓印薄膜之基板定位在處理腔室內，其中多孔奈米壓印薄膜包括奈米顆粒及在奈米顆粒之間的孔洞，且其中奈米顆粒包括氧化鈦、氧化鋯、氧化鈮、氧化鉭、氧化鉿、氧化鉻、銦錫氧化物、氮化矽或其任何組合；及在原子層沉積(ALD)製程期間將金屬氧化物沉積在多孔奈米壓印薄膜上及孔洞的至少一部分內以產生緻密奈米壓印薄膜，其中金屬氧化物包括氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、氧化鈮、氧化鉭、氧化銦、銦錫氧化物、氧化鉿、氧化鉻、氧化鈧、氧化錫、氧化鋅、氧化釔、氧化鐠、氧化鎂、氧化矽、氮化矽、氧氮化矽或其任何組合。
50.根據段落49所述之方法，其中ALD製程包括在ALD循環期間依序將多孔奈米壓印薄膜暴露於金屬前驅物及氧化劑以沉積金屬氧化物。
51.  根據段落50所述之方法，其中在ALD製程期間在沉積金屬氧化物的同時將ALD循環重複2次至約50次。
52.  根據段落49至51中之任一者所述之方法，其中孔洞所佔用之體積的至少3%藉由ALD製程填充有金屬氧化物。
53.  根據段落49至52中之任一者所述之方法，其中孔洞所佔用之體積的約20%至約90%藉由ALD製程填充有金屬氧化物。
54.  根據段落49至53中之任一者所述之方法，其中緻密奈米壓印薄膜具有比基底奈米壓印薄膜更大的硬度、斷裂應變、屈服強度及/或抗蝕刻性之值。
55.  根據段落49至54中之任一者所述之方法，其中緻密奈米壓印薄膜具有比基底奈米壓印薄膜更小的彈性模數之值。
56.  根據段落49至55中之任一者所述之方法，其中緻密奈米壓印薄膜之折射率比基底奈米壓印薄膜之折射率大了約0.5%至約30%。
57.  根據段落49至56中之任一者所述之方法，其中多孔奈米壓印薄膜係藉由壓印製程形成在基板上，包括：將包括奈米顆粒之壓印組成物安置在基板上；使壓印組成物與具有圖案之圖章接觸；將壓印組成物轉化為多孔奈米壓印薄膜；及自多孔奈米壓印薄膜移除圖章。
58.  根據段落57所述之方法，其中藉由將壓印組成物暴露於熱、紫外線光、紅外線光、可視光、微波輻射或其任何組合而將壓印組成物轉化為多孔奈米壓印薄膜。
59.  根據段落57所述之方法，其中將壓印組成物轉化為多孔奈米壓印薄膜進一步包括將壓印組成物暴露於具有約300 nm至約365 nm之波長的光源。
60.  根據段落57所述之方法，其中將壓印組成物轉化為多孔奈米壓印薄膜進一步包括將壓印組成物加熱至約30℃至約100℃之溫度歷時約30秒鐘至約1小時之時間週期。
61.  根據段落57所述之方法，其中將壓印組成物轉化為多孔奈米壓印薄膜進一步包括將壓印組成物加熱至約50℃至約60℃之溫度歷時約1分鐘至約15分鐘之時間週期。
62.  根據段落57所述之方法，其中壓印組成物係藉由旋塗、滴鑄或刮塗安置在基板上。
63.  根據段落57所述之方法，其中壓印組成物作為具有約50 nm至約1,000 nm之厚度的層安置在基板上。
64.  根據段落57所述之方法，其中壓印組成物作為具有約100 nm至約400 nm之厚度的層安置在基板上。
65.  根據段落57所述之方法，其中圖章上之圖案為1維圖案、2維圖案或3維圖案。
66.  一種具有光柵之光學元件，包括：根據段落39至48中之任一者的緻密奈米壓印薄膜。
67.  一種具有光柵之光學元件，包括：藉由根據段落49至65中之任一者所述之方法所產生的緻密奈米壓印薄膜。
68.  一種具有光柵之光學元件，包括：一種緻密奈米壓印薄膜，包括基底奈米壓印薄膜，包括奈米顆粒，其中奈米顆粒包括氧化鈦、氧化鋯、氧化鈮、氧化鉭、氧化鉿、氧化鉻、銦錫氧化物、氮化矽或其任何組合；及金屬氧化物，安置在基底奈米壓印薄膜上及奈米顆粒之間，其中金屬氧化物包括氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、氧化鈮、氧化鉭、氧化銦、銦錫氧化物、氧化鉿、氧化鉻、氧化鈧、氧化錫、氧化鋅、氧化釔、氧化鐠、氧化鎂、氧化矽、氮化矽、氧氮化矽或其任何組合。
雖然前文針對本揭示案之實施例，但可在不脫離本揭示案之基本範疇的情況下設計其他及另外實施例，且本揭示案之範疇由以下申請專利範圍確定。本文所述之任何文獻皆以引用方式併入本文中，包括與本文不矛盾的任何優先權文獻及/或測試程序。如自前文一般描述及特定實施例所顯而易見，雖然已繪示並描述了本揭示案之形式，但可在不脫離本揭示案之精神及範疇的情況下作出各種修改。因此，並不旨在據此來限制本揭示案。同樣，就美國法律而言，術語「包括(conprising)」被視為與術語「包括(including)」同義。同樣，每當在組成物、元素或元素之群組前面加上過渡短語「包括」時，應理解，在列舉組成物、元素或（若干）元素之前，應理解，預期具有過渡短語「基本上由……組成」、「由……組成」、「選自由……組成之群」或「係」的同一組成物或元素群組，且反之亦然。
已使用一組數字上限及一組數字下限描述了某些實施例及特徵。應了解，除非另外指出，否則預期包括任何兩個值之組合的範圍，例如，任何較低值與任何較高值之組合、任何兩個較低值之組合及/或任何兩個較高值之組合。某些下限、上限及範圍出現在以下一或更多個請求項中。
102:基板 104:壓印組成物 106:多孔奈米壓印薄膜 108:奈米顆粒 110:孔洞 112:金屬氧化物 116:光學緻密之奈米壓印薄膜 120:圖章 130:特徵 300:光學元件 302:光柵 302a:光柵區域 302b:光柵區域 304:元件結構 306:光學緻密之奈米壓印薄膜
因此，可詳細地理解本揭示案之上述特徵的方式，可藉由參考實施例來獲得以上簡要概述之本揭示案的更特定描述，在附加圖式中繪示出實施例中之一些。然而，應注意，附加圖式僅繪示例示性實施例，且因此不應視為對本揭示案之範疇的限制，可允許其他同等有效之實施例。
第1A圖至第1F圖根據本文所描述並論述之一或更多個實施例描繪在製備含有奈米顆粒之奈米壓印薄膜的同時經由多個操作處理之工件的橫截面圖。
第2A圖至第2B圖根據本文所描述並論述之一或更多個實施例描繪經處理以製備光學緻密的奈米壓印薄膜之工件的橫截面圖。
第3圖根據本文所描述並論述之一或更多個實施例描繪光學元件之正視圖。
為了便於理解，在可能的情況下，已使用相同元件符號來表示諸圖中所共有之相同元件。預期一或更多個實施例之元件及特徵可有益地併入其他實施例中。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
102:基板
108:奈米顆粒
112:金屬氧化物
116:光學緻密之奈米壓印薄膜
130:特徵

Claims (20)

  1. 一種緻密奈米壓印薄膜，包括：一基底奈米壓印薄膜，包括奈米顆粒，其中該等奈米顆粒包括氧化鈦、氧化鋯、氧化鈮、氧化鉭、氧化鉿、氧化鉻、銦錫氧化物、氮化矽或其任何組合，且其中該基底奈米壓印薄膜係由以下步驟所形成：將包括該等奈米顆粒之一壓印組成物安置在一基板上；使該壓印組成物與具有一圖案之一圖章接觸；將該壓印組成物轉化為一多孔奈米壓印薄膜；自該多孔奈米壓印薄膜移除該圖章；以及一金屬氧化物，安置在該基底奈米壓印薄膜上及該等奈米顆粒之間，其中該金屬氧化物包括氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、氧化鈮、氧化鉭、氧化銦、銦錫氧化物、氧化鉿、氧化鉻、氧化鈧、氧化錫、氧化鋅、氧化釔、氧化鐠、氧化鎂、氧化矽、氮化矽、氧氮化矽或其任何組合。
  2. 如請求項1所述之緻密奈米壓印薄膜，其中該基底奈米壓印薄膜包括安置在該等奈米顆粒之間的孔洞，且其中該金屬氧化物至少部分地安置在該等孔洞內。
  3. 如請求項2所述之緻密奈米壓印薄膜，其中該基底奈米壓印薄膜中的該等孔洞所佔用之體積的至少3%含有該金屬氧化物。
  4. 如請求項3所述之緻密奈米壓印薄膜，其中 該基底奈米壓印薄膜中的該等孔洞所佔用之該體積的約20%至約90%含有該金屬氧化物。
  5. 如請求項1所述之緻密奈米壓印薄膜，其中該等奈米顆粒包括氧化鈦。
  6. 如請求項5所述之緻密奈米壓印薄膜，其中該金屬氧化物包括氧化鋁。
  7. 如請求項1所述之緻密奈米壓印薄膜，其中該基底奈米壓印薄膜為藉由包括一旋塗製程之一壓印製程所形成的一薄膜，且其中該金屬氧化物為藉由一原子層沉積製程所沉積之一塗層。
  8. 如請求項1所述之緻密奈米壓印薄膜，其中該緻密奈米壓印薄膜具有比該基底奈米壓印薄膜更大的硬度、斷裂應變、屈服強度及/或抗蝕刻性之一值。
  9. 如請求項1所述之緻密奈米壓印薄膜，其中該緻密奈米壓印薄膜具有比該基底奈米壓印薄膜小的彈性模數之一值。
  10. 如請求項1所述之緻密奈米壓印薄膜，其中該緻密奈米壓印薄膜的該折射率比該基底奈米壓印薄膜之該折射率大了約0.5%至約30%。
  11. 一種形成一奈米壓印薄膜之方法，包括以下步驟：將一基板定位在一處理腔室內；將包括奈米顆粒之一壓印組成物安置在該基板上；使該壓印組成物與具有一圖案之一圖章接觸； 將該壓印組成物轉化為一多孔奈米壓印薄膜；自該多孔奈米壓印薄膜移除該圖章，其中該多孔奈米壓印薄膜包括奈米顆粒及在該等奈米顆粒之間的孔洞，且其中該等奈米顆粒包括氧化鈦、氧化鋯、氧化鈮、氧化鉭、氧化鉿、氧化鉻、銦錫氧化物、氮化矽或其任何組合；以及在一原子層沉積(ALD)製程期間將一金屬氧化物沉積在該多孔奈米壓印薄膜上及該等孔洞的至少一部分內以產生一緻密奈米壓印薄膜，其中該金屬氧化物包括氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、氧化鈮、氧化鉭、氧化銦、銦錫氧化物、氧化鉿、氧化鉻、氧化鈧、氧化錫、氧化鋅、氧化釔、氧化鐠、氧化鎂、氧化矽、氮化矽、氧氮化矽或其任何組合。
  12. 如請求項11所述之方法，其中該ALD製程包括在一ALD循環期間依序將該多孔奈米壓印薄膜暴露於一金屬前驅物及一氧化劑以沉積該金屬氧化物，且其中在該ALD製程期間在沉積該金屬氧化物的同時將該ALD循環重複2次至約50次。
  13. 如請求項11所述之方法，其中該等孔洞所佔用之該體積的約20%至約90%藉由該ALD製程填充有該金屬氧化物。
  14. 如請求項11所述之方法，其中該緻密奈米壓印薄膜具有比該多孔奈米壓印薄膜更大的硬度、斷裂應變、屈服強度及/或抗蝕刻性之一值。
  15. 如請求項11所述之方法，其中該緻密奈米壓印薄膜具有比該多孔奈米壓印薄膜更小的彈性模數之一值。
  16. 如請求項11所述之方法，其中該緻密奈米壓印薄膜之該折射率比該多孔奈米壓印薄膜之該折射率大了約0.5%至約30%。
  17. 如請求項11所述之方法，其中將包括該等奈米顆粒之該壓印組成物安置在該基板上之步驟進一步包含：藉由一旋塗製程於該基板上形成該壓印組成物的一薄膜。
  18. 如請求項11所述之方法，其中將該壓印組成物轉化為該多孔奈米壓印薄膜之步驟進一步包括以下步驟：將該壓印組成物暴露於具有約300nm至約365nm之一波長的一光源。
  19. 如請求項11所述之方法，其中將該壓印組成物轉化為該多孔奈米壓印薄膜之步驟進一步包括以下步驟：將該壓印組成物加熱至約30℃至約100℃之一溫度歷時約30秒鐘至約1小時之一時間週期。
  20. 一種具有光柵之光學元件，包括：一緻密奈米壓印薄膜，包括：一基底奈米壓印薄膜，包括奈米顆粒，其中該等奈米顆粒包括氧化鈦、氧化鋯、氧化鈮、氧化鉭、氧化鉿、氧化鉻、銦錫氧化物、氮化矽或其任何組合，且其中該基底奈米壓印薄膜係由以下步驟所形成： 將包括該等奈米顆粒之一壓印組成物安置在一基板上；使該壓印組成物與具有一圖案之一圖章接觸；將該壓印組成物轉化為一多孔奈米壓印薄膜；自該多孔奈米壓印薄膜移除該圖章；以及一金屬氧化物，安置在該基底奈米壓印薄膜上及該等奈米顆粒之間，其中該金屬氧化物包括氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、氧化鈮、氧化鉭、氧化銦、銦錫氧化物、氧化鉿、氧化鉻、氧化鈧、氧化錫、氧化鋅、氧化釔、氧化鐠、氧化鎂、氧化矽、氮化矽、氧氮化矽或其任何組合。
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