TWI837044B - 曝光方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種曝光方法，包含：提供一光罩，該光罩由一透明基板以及其上一圖案化之遮光層構成；以及利用一同調性高之光線經由該光罩將另一基板上之一光敏層圖案化，以形成一圖案具有折射率差異的光柵；其中，該圖案化之遮光層的解析度介於100nm~30μm之間。
Description
本發明係有關於一種曝光方法，尤其係指一種提高光聚合物(photopolymer)曝光精準度的方法。
擴增實境(Augmented Reality, AR)技術為次世代顯示技術，已開始應用於AR眼鏡等產品上，而光波導技術則為AR眼鏡關鍵技術之一。就現有技術而言，光波導技術中主要以幾何波導與繞射波導為主流。在繞射光波導技術中，屬表面浮雕光柵(Surface Relief Grating, SRG)技術與體積全像光學元件(Volume Holographic Optical Element, VHOE)技術的設計門檻較高，兩者皆是製作光柵使光線產生繞射，達到光波導之效果。其中，VHOE技術所用材料基本是感光樹脂(Photopolymer)，利用兩道雷射光產生干涉條紋曝光形成光柵圖形。
就VHOE技術而言，乃是先將一層有機薄膜塗在玻璃基底上，然後透過兩個雷射光束，產生干涉條紋對薄膜進行曝光，明暗干涉條紋會引起材料不同的曝光特性，導致薄膜內出現折射率差(Δn, index contrast)，即生成了週期性的繞射光柵。
然而，由於感光樹脂需雷射光束精準對位並進行曝光，且VHOE技術需兩個雷射光束產生所需之干涉條紋，但是環境中有各種振動幹擾源(如馬達運作、聲波、氣流等)，皆會使雷射光束產生偏移，影響感光樹脂光柵品質，造成所需光柵與設計規格偏離。尤其是，振動會使曝光區光柵寬度改變，影響光柵週期與折射率差值，進而影響設計。舉例來說，當折射率差值降低，即會影響光波導路徑，使良率下降進而使製造成本提高。
因此，如何提供一個能解決上述問題之曝光方法，乃是業界所需思考的重要課題。
有鑑於此，本揭露之一態樣係提供一種曝光方法，包含：在一第一基板上形成一圖案化之遮光層，以製成一光罩，其中該第一基板為透明基板；以及利用一雷射光經由該光罩對一第二基板上之一光敏層進行一圖案化製程，以製成一光柵，其中，該圖案化之遮光層控制該光敏層接受該雷射光曝光的角度以及比例，使得該光敏層經圖案化後的一遮光區以及一曝光區具有不同的折射率。
根據本揭露之一個或多個實施方式，其中該光敏層係由一光致變折射率之材料構成。
根據本揭露之一個或多個實施方式，其中該光敏層係由光聚合物(photopolymer)構成，而該光聚合物為高分子聚合物、高分子交聯化合物、高分子摻雜材料、或溶膠-凝膠材料。
根據本揭露之一個或多個實施方式，其中該圖案化之遮光層係由黑色光阻或奈米壓印遮光型樹脂構成。
根據本揭露之一個或多個實施方式，其中該圖案化之遮光層係由花菁黑、苯胺黑、碳黑、氧化鉻、氧化鐵、鈦黑、氧氮化鈦、氮化鈦、或混色有機顏料構成。
本揭露之另一態樣係提供一種曝光方法，包含：在一第一基板上形成一圖案化之遮光層，以製成一光罩，其中該第一基板為透明基板；以及利用一雷射光經由該光罩對一第二基板上之一光敏層進行一圖案化製程，以製成一光柵，其中，該圖案化之遮光層控制該光敏層接受該雷射光曝光的角度以及比例，使得該光敏層經圖案化後的一遮光區以及一曝光區具有不同的折射率，且該曝光區與該遮光區折射率差係介於0.0001~0.5之間。
根據本揭露之一個或多個實施方式，其中該圖案化之遮光層係由黑色光阻或奈米壓印遮光型樹脂構成。
根據本揭露之一個或多個實施方式，其中該光敏層係由光聚合物(photopolymer)構成，而該光聚合物為高分子聚合物、高分子交聯化合物、高分子摻雜材料、或溶膠-凝膠材料。
本揭露之另一態樣係提供一種曝光方法，包含：在一第一基板上形成一圖案化之遮光層，以製成一光罩，其中該第一基板為透明基板，其中該圖案化之遮光層的解析度介於100nm~30μm之間；以及利用一雷射光經由該光罩對一第二基板上之一光敏層進行一圖案化製程，以製成一光柵，其中，該圖案化之遮光層控制該光敏層接受該雷射光曝光的角度以及比例，使得該光敏層經圖案化後的一遮光區以及一曝光區具有不同的折射率，且該曝光區與該遮光區折射率差係介於0.0001~0.5之間。
本揭露之另一態樣係提供一種曝光方法，包含：提供一光罩，該光罩由一透明基板以及其上一圖案化之遮光層構成；以及利用一同調性高之光線經由該光罩將另一基板上之一光敏層圖案化，以形成一圖案具有折射率差異的光柵；其中，該圖案化之遮光層的解析度介於100nm~30μm之間。
根據本揭露之一個或多個實施方式，其中，當該圖案化之遮光層的材料為正型或負型光阻時，係以一微影製程製作該圖案化之遮光層；當該圖案化之遮光層的材料為遮光型樹脂時，則以一奈米壓印製程製作該圖案化之遮光層。
根據本揭露之一個或多個實施方式，其中該雷射光源係一或多個來源，而該光柵係為一維、二維或三維光柵。
為便貴審查委員能對本發明之目的、形狀、構造裝置特徵及其功效，做更進一步之認識與瞭解，茲舉實施例配合圖式，詳細說明如下。
以下揭露提供不同的實施例或示例，以建置所提供之標的物的不同特徵。以下敘述之成分以及排列方式的特定示例是為了簡化本公開，目的不在於構成限制；元件的尺寸和形狀亦不被揭露之範圍或數值所限制，但可以取決於元件之製程條件或所需的特性。例如，利用剖面圖描述本發明的技術特徵，這些剖面圖是理想化的實施例示意圖。因而，由於製造工藝和/公差而導致圖示之形狀不同是可以預見的，不應為此而限定。
再者，空間相對性用語，例如「下方」、「在…之下」、「低於」、「在…之上」以及「高於」等，是為了易於描述圖式中所繪示的元素或特徵之間的關係；此外，空間相對用語除了圖示中所描繪的方向，還包含元件在使用或操作時的不同方向。
首先要說明的是，相較於現有技術而言，本發明之實施例中曝光方法主要是利用具有超高解析度的遮光材料，限制雷射光曝光區域，搭配感光聚合物(photopolymer)以製作出折射率差異之光柵圖案(或稱「光柵圖形」)。在本案之說明書中，所謂超高解析度係介於100nm~30μm之間的解析度。另外，要特別說明的是，本案之說明書中所載感光聚合物(photopolymer)乃是所謂的「光致變折射率之材料」，係指經曝光後會產生折射率差的材料。另外，所謂「限制雷射光曝光區域」指的是遮光層控制感光聚合物(photopolymer)等光敏層接受雷射光等光源曝光的角度以及比例。
再者，要進一步說明的是，本發明之實施例中曝光方法的特點如下但不限於：
其一，利用具有超高解析度的遮光層，限制雷射光照射區。遮光層可為超高解析黑色光阻或奈米壓印遮光型樹脂，而超高解析黑色光阻或奈米壓印遮光型樹脂的組成可為碳黑、有機染料等遮光吸光材料。在本發明之實施例中，遮光層可透過微影製程製作圖案，或利用奈米壓印(Nanoimprint Lithography，NIL)製程製作圖案。遮光層製作方法若是微影製程的話，乃是先於透明基板上塗佈遮光型光阻，接著以UV光(即紫外光)進行曝光以形成所需圖案，之後藉由顯影步驟去除非圖案區後，執行硬烤進行固化交聯的步驟，即形成遮光圖案。另外，遮光層製作方法若是奈米壓印製程的話，則是以奈米壓印模具將樹脂(resin)成形，並於脫模後以UV光將樹脂固化，而形成遮光圖案即圖案化之遮光層。
其二，圖案化之遮光層也具備對位功能。用於雷射、光柵位置、與材料間之定位，進而提高對位曝光之精準性。
本發明之實施例中曝光方法可以降低曝光光源之振動幹擾，提高曝光後圖案生成之良率。
以下，配合本案之圖式說明本案之實施例。
首先，請參考圖1，圖1係繪示本發明一實施例中光罩之製造方法的流程圖。如圖1所示，本發明一實施例以微影製程進行光罩之製造，至少包含了步驟S1~步驟S3，其中，步驟S1為光阻塗佈製程；步驟S2為曝光製程；S3為顯影製程。
請再參考圖1，本發明之實施例的微影製程乃是先提供一透明基板100，接著於步驟S1執行光阻塗佈製程，即塗佈例如是遮光型光阻的光阻110於透明基板100上。之後，於步驟S2透過遮罩120執行曝光製程，即以UV光(即紫外光)對光阻110進行曝光，而形成圖案區。再來，於步驟S3執行顯影製程以去除非圖案區後，進一步執行硬烤製程而使光阻110剩餘部份產生固化交聯反應，最後形成圖案化之遮光層110a。在此要特別說明的是，本案之說明書所載「非圖案區」係指要去除的部份，而「圖案區」則是指要留下的部份。而且，「非圖案區」以及「圖案區」會因為所選用的遮光層材料(例如，正型或負型光阻等)而改變。在本案不同的實施例中，會因為所選用的光阻形式，有的經曝光的部份會移除，有的經曝光的部份則會留下。
另外，請參考圖2，圖2係繪示本發明另一實施例中光罩之製造方法的流程圖。如圖2所示，本發明另一實施例以奈米壓印製程進行光罩之製造，主要是以奈米壓印模具使樹脂成形，接著脫模後以UV光(即紫外光)固化樹脂，最後形成。詳細說明如下。
如圖2所示，一開始先提供一奈米壓印模具，而此奈米壓印模具乃是由壓印模具本體200以及壓印模具微結構200a所構成。接著，以奈米壓印模具壓印基板220上的遮光型樹脂210，意即以壓印模具微結構200a接觸並壓印遮光型樹脂210。之後，移開奈米壓印模具，並以例如是UV光(即紫外光)等光源230照射經壓印的遮光型樹脂210，而形成遮光圖案即圖案化之遮光層210a。接著，將圖案化之遮光層210a以及基板220切割成適當尺寸。在此要特別說明的是，為了進一步說明圖案化之遮光層210a，特地將圖2之圖案化之遮光層210a局部放大並於圖3說明(參考放大區域I)。
請參考圖3，圖3係繪示圖2中光罩之製造方法某一步驟的局部放大示意圖。如圖3所示，放大區域I內係示意基板220上的圖案化之遮光層210a。
以下，搭配圖4至圖5說明本發明之實施例中光柵的製作方法。
請先參考圖4，圖4係繪示本發明一實施例中光柵之製造方法的示意圖。如圖4所示，本發明一實施例之光柵製作方法乃是將依上述方法製作的圖案化之遮光層320作為微型光罩，以雷射光源等光源330對一層或一疊層的感光聚合物(photopolymer)300進行曝光，使得感光聚合物(photopolymer)300的曝光區II與遮光區(即曝光區II外的區域)產生不同折射率，進而形成光柵。所述的微型光罩乃是由基板310以及圖案化之遮光層320所構成。在本發明一實施例中，雷射光源等光源330不限制為單一光源或多光源，且根據設計光源可形成HOE二維光柵或VHOE三維光柵。在本發明一實施例中，雷射光源等光源330係相對於感光聚合物(photopolymer)300而垂直入射。
請先參考圖5，圖5係繪示本發明另一實施例中光柵之製造方法的示意圖。如圖5所示，本發明一實施例之光柵製作方法乃是將依上述方法製作的圖案化之遮光層420作為微型光罩，以雷射光源等光源430對一層或一疊層的感光聚合物(photopolymer)400進行曝光，使得感光聚合物(photopolymer)400的曝光區III與遮光區(即曝光區III外的區域)產生不同折射率，進而形成光柵。所述的微型光罩乃是由基板410以及圖案化之遮光層420所構成。在本發明一實施例中，雷射光源等光源330不限制為單一光源或多光源，且根據設計光源可形成HOE二維光柵或VHOE三維光柵。在本發明一實施例中，雷射光源等光源430係相對於感光聚合物(photopolymer)400而以一傾斜角入射。
另外，在本發明一第一實施態樣中係提供一種曝光方法，包含：在一第一基板上形成一圖案化之遮光層，以製成一光罩，其中該第一基板為透明基板；以及利用一雷射光經由該光罩對一第二基板上之一光敏層進行一圖案化製程，以製成一光柵，其中，該圖案化之遮光層控制該光敏層接受該雷射光曝光的角度以及比例，使得該光敏層經圖案化後的一遮光區以及一曝光區具有不同的折射率。
根據第一實施態樣之一個或多個實施方式，其中該光敏層係由一光致變折射率之材料構成。
根據第一實施態樣之一個或多個實施方式，其中該光敏層係由光聚合物(photopolymer)構成，而該光聚合物為高分子聚合物、高分子交聯化合物、高分子摻雜材料、或溶膠-凝膠材料。
根據第一實施態樣之一個或多個實施方式，其中該圖案化之遮光層係由黑色光阻或奈米壓印遮光型樹脂構成。
根據第一實施態樣之一個或多個實施方式，其中該圖案化之遮光層係由花菁黑、苯胺黑、碳黑、氧化鉻、氧化鐵、鈦黑、氧氮化鈦、氮化鈦、或混色有機顏料構成。
另外，在本發明一第二實施態樣中係提供一種曝光方法，包含：在一第一基板上形成一圖案化之遮光層，以製成一光罩，其中該第一基板為透明基板；以及利用一雷射光經由該光罩對一第二基板上之一光敏層進行一圖案化製程，以製成一光柵，其中，該圖案化之遮光層控制該光敏層接受該雷射光曝光的角度以及比例，使得該光敏層經圖案化後的一遮光區以及一曝光區具有不同的折射率，且該曝光區與該遮光區折射率差係介於0.0001~0.5之間。
根據第二實施態樣之一個或多個實施方式，其中該圖案化之遮光層係由黑色光阻或奈米壓印遮光型樹脂構成。
根據第二實施態樣之一個或多個實施方式，其中該光敏層係由光聚合物(photopolymer)構成，而該光聚合物為高分子聚合物、高分子交聯化合物、高分子摻雜材料、或溶膠-凝膠材料。
另外，在本發明一第三實施態樣中係提供一種曝光方法，包含：在一第一基板上形成一圖案化之遮光層，以製成一光罩，其中該第一基板為透明基板，其中該圖案化之遮光層的解析度介於100nm~30μm之間；以及利用一雷射光經由該光罩對一第二基板上之一光敏層進行一圖案化製程，以製成一光柵，其中，該圖案化之遮光層控制該光敏層接受該雷射光曝光的角度以及比例，使得該光敏層經圖案化後的一遮光區以及一曝光區具有不同的折射率，且該曝光區與該遮光區折射率差係介於0.0001~0.5之間。
另外，在本發明一第四實施態樣中係提供一種曝光方法，包含：提供一光罩，該光罩由一透明基板以及其上一圖案化之遮光層構成；以及利用一同調性高之光線經由該光罩將另一基板上之一光敏層圖案化，以形成一圖案具有折射率差異的光柵；其中，該圖案化之遮光層的解析度介於100nm~30μm之間。
根據第四實施態樣之一個或多個實施方式，其中，當該圖案化之遮光層的材料為正型或負型光阻時，係以一微影製程製作該圖案化之遮光層；當該圖案化之遮光層的材料為遮光型樹脂時，則以一奈米壓印製程製作該圖案化之遮光層。
根據第四實施態樣之一個或多個實施方式，其中該雷射光源係一或多個來源，而該光柵係為一維、二維或三維光柵。
以上實施方式僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施方式對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍。
100:透明基板
110:光阻
120:遮罩
110a、210a:圖案化之遮光層
200:壓印模具本體
200a:壓印模具微結構
210:遮光型樹脂
220:基板
230:光源
300、400:感光聚合物
310、410:基板
320、420:圖案化之遮光層
330、430:光源
I:放大區域
II、III:曝光區
S1~S3:步驟
UV:紫外光
為讓本發明的上述與其他目的、特徵、優點與實施例能更淺顯易懂，所附圖式之說明如下：
圖1係繪示本發明一實施例中光罩之製造方法的流程圖。
圖2係繪示本發明另一實施例中光罩之製造方法的流程圖。
圖3係繪示圖2中光罩之製造方法某一步驟的局部放大示意圖。
圖4係繪示本發明一實施例中光柵之製造方法的示意圖。
圖5係繪示本發明另一實施例中光柵之製造方法的示意圖。
根據慣常的作業方式，圖中各種特徵與元件並未依實際比例繪製，其繪製方式是為了以最佳的方式呈現與本發明相關的具體特徵與元件。此外，在不同圖式間，以相同或相似的元件符號指稱相似的元件及部件。
400:感光聚合物
410:基板
420:圖案化之遮光層
430:光源
III:曝光區
Claims (12)
- 一種曝光方法，包含： 在一第一基板上形成一圖案化之遮光層，以製成一光罩，其中該第一基板為透明基板；以及 利用一雷射光經由該光罩對一第二基板上之一光敏層進行一圖案化製程，以製成一光柵，其中，該圖案化之遮光層控制該光敏層接受該雷射光曝光的角度以及比例，使得該光敏層經圖案化後的一遮光區以及一曝光區具有不同的折射率。
- 如請求項1所述曝光方法，其中該光敏層係由一光致變折射率之材料構成。
- 如請求項1所述曝光方法，其中該光敏層係由光聚合物(photopolymer)構成，而該光聚合物為高分子聚合物、高分子交聯化合物、高分子摻雜材料、或溶膠-凝膠材料。
- 如請求項1所述曝光方法，其中該圖案化之遮光層係由黑色光阻或奈米壓印遮光型樹脂構成。
- 如請求項1所述曝光方法，其中該圖案化之遮光層係由花菁黑、苯胺黑、碳黑、氧化鉻、氧化鐵、鈦黑、氧氮化鈦、氮化鈦、或混色有機顏料構成。
- 一種曝光方法，包含： 在一第一基板上形成一圖案化之遮光層，以製成一光罩，其中該第一基板為透明基板；以及 利用一雷射光經由該光罩對一第二基板上之一光敏層進行一圖案化製程，以製成一光柵，其中，該圖案化之遮光層控制該光敏層接受該雷射光曝光的角度以及比例，使得該光敏層經圖案化後的一遮光區以及一曝光區具有不同的折射率，且該曝光區與該遮光區折射率差係介於0.0001~0.5之間。
- 如請求項6所述曝光方法，其中該圖案化之遮光層係由黑色光阻或奈米壓印遮光型樹脂構成。
- 如請求項6所述曝光方法，其中該光敏層係由光聚合物(photopolymer)構成，而該光聚合物為高分子聚合物、高分子交聯化合物、高分子摻雜材料、或溶膠-凝膠材料。
- 一種曝光方法，包含： 在一第一基板上形成一圖案化之遮光層，以製成一光罩，其中該第一基板為透明基板，其中該圖案化之遮光層的解析度介於100nm~30μm之間；以及 利用一雷射光經由該光罩對一第二基板上之一光敏層進行一圖案化製程，以製成一光柵，其中，該圖案化之遮光層控制該光敏層接受該雷射光曝光的角度以及比例，使得該光敏層經圖案化後的一遮光區以及一曝光區具有不同的折射率，且該曝光區與該遮光區折射率差係介於0.0001~0.5之間。
- 一種曝光方法，包含： 提供一光罩，該光罩由一透明基板以及其上一圖案化之遮光層構成；以及 利用一同調性高之光線經由該光罩將另一基板上之一光敏層圖案化，以形成一圖案具有折射率差異的光柵； 其中，該圖案化之遮光層的解析度介於100nm~30μm之間。
- 如請求項10所述曝光方法，其中，當該圖案化之遮光層的材料為正型或負型光阻時，係以一微影製程製作該圖案化之遮光層；當該圖案化之遮光層的材料為遮光型樹脂時，則以一奈米壓印製程製作該圖案化之遮光層。
- 如請求項10所述曝光方法，其中該雷射光源係一或多個來源，而該光柵係為一維、二維或三維光柵。
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