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歷史雜誌

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前言

結構轉印技術起源很早,傳統上主要應用於印刷產品,業務人員可能需要一張令人印象深刻的名片,名片製造商會使用轉印方式,將一般平面的名片製作成具有立體圖案的名片。立體名片轉印製作的方式,會需要一對模具,一個凸模及一個凹模,將名片置於其中,以外力將凹凸模具壓合,形成立體圖案[1],某些特殊的材料可能還需要加溫輔助成形。

奈米結構轉印技術使用於近代科技產業,都會提到1995年Stephen Chou教授提出的研究[2],該文獻中使用二氧化矽模具,將奈米結構轉印於熱塑性材料PPMA薄膜上,可以在PMMA上轉印出25奈米的結構,主要步驟包括:將具有奈米結構圖案的模具,轉印於基板上塗布的高分子材料上,高分子材料經高溫固化及冷卻脫模,以反應離子蝕刻(Reactive-Ion Etching)去除不必要的高分子材料,留下奈米結構圖案。該構想為微奈米製造提供了低價且可量產的技術,為後續微奈米轉印技術應用於各種領域,包括光學、生醫、半導體微細線路製造,開啟先河。

隨著不同轉印材料的開發,紫外光固化轉印的技術也逐漸引起重視[3],紫外光固化材料可以紫外光快速固化,迅速省時,沒有加熱固化因熱引起的熱變形問題,且因被轉印物為液態光阻,所需的轉印力也較小,對於精度要求較高的應用場合,顯然較熱轉印略具優勢。其轉印製程步驟包括:液態的光阻先塗布於基材之上,以透明模具轉印光阻,紫外光透過透明模具,將液態的光阻固化之後,再拔除透明模具,最後以反應離子蝕刻去除殘餘光阻,並將微結構圖案轉印在材料上。在後續的發展上,紫外光固化轉印製程比熱轉印製程,因製程時間短,精度誤差小,具更多的應用機會。

轉印技術和圖案化藍寶石基板

圖案化藍寶石基板主要應用於發光二極體(LED),發光二極體因其省電、體積小、壽命長,應用十分廣泛,包括:燈具、交通號誌、顯示器等。發光二極體在製造上通常使用藍寶石為基板,但是因藍寶石和發光二極體材料氮化鎵之間,存在晶格差異及熱膨脹係數不同,影響出光效率,為追求更高亮度,會在藍寶石基板上做出一些奈米級的圖形,稱為圖案化藍寶石基板( patterned sapphire substrate),來達成提高亮度的目的[4]。圖案化藍寶石基板製作流程如圖1,在藍寶石基板上以電漿增強化學氣相沉積法 (PECVD)沉積SiO2,在SiO2上塗布一層膠作為阻障層用;為得到均勻性高的轉印結果,一般使用軟模具作轉印,因此接著以矽模具為基礎,翻製轉印用軟模具,以紫外光固化轉印方式,將軟模具圖案轉印至阻障層上;以O2電漿蝕刻去除轉印之後阻障層之殘留層,再以 ICP電漿蝕刻將模具圖形轉移到SiO2上,以SiO2為阻障層,用濕式蝕刻方式將圖案轉移至藍寶石基板上,最後以氫氟酸去除殘餘的SiO2,得到具奈米結構的藍寶石基板[5]。

為了確保大面積基板轉印均勻性,一般轉印製程會使用軟性模具,瑞典Obducat公司提出相對應的解決方案[6]。Obducat公司使用一種稱為中介高分子模具 (Intermediate Polymer Stamp, IPS),IPS軟性模具將母模的圖案,經由設備翻印至軟性模具,該設備具有自動脫模功能,可確保翻印軟模的準確性,再由軟性模具將圖案轉印至最終的基板上。

 

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