TWM556870U - 灰階光罩、具凹凸紋理光阻圖案的基板 - Google Patents

Abstract

一種灰階光罩、具凹凸紋理光阻圖案的基板，其中該灰階光罩包含：一光罩基板；及一微型遮光部層，形成於該光罩基板上，該微型遮光部層具有複數組微形遮光圖案，每組微形遮光圖案不可透光且可於該基板的一光阻層以一曝光顯影製程製作出一凹凸紋理光阻結構，於硬化該凹凸紋理光阻結構後構成該凹凸紋理光阻圖案；其中，每組微形遮光圖案由複數個微形遮光部排列構成，且該些微形遮光部之間構成複數個透光區，該些透光區具有至少一主透光區與至少一次透光區，該主透光區的寬度最大；該些微形遮光部係選自為直線狀、曲線狀、環形狀、圓環狀或其任意組合。

Description

灰階光罩、具凹凸紋理光阻圖案的基板

本新型係關於一種光罩，特別關於一種灰階光罩、具凹凸紋理光阻圖案的基板。

目前，智慧型裝置如智慧型手機、智慧型手錶、智慧型醫療器材等，都搭配有大螢幕讓使用者觀看螢幕上的資訊。這些具有大螢幕的裝置，除了功能強大外，逐漸都走向個性化、美觀的造型設計，包括外觀、形狀、色彩等。這些都必須透過令人激賞的外殼設計與製造來實現。

對於智慧型裝置外殼的圖案製作，有以下幾種工法：第一種工法：轉印技術。透過預先製作的平面圖樣，再轉印到目標的平面或曲面。此種工法的加工成本低，但加工速度慢、材料成本高，且圖案解析度差。第二種工法：噴墨+雷射雕刻。透過噴墨方法將顏料噴至目標的平面或曲面，再透過雷射雕刻的方式將圖案刻出。此種工法加工成本高且加工速度慢，設備成本也很高，材料成本也高，優點是，解析度高，可達20um(微米)。

以上的技術，都僅限於平面型的微圖案製作，也就是，圖案的呈現僅止於二維的微細圖案。如果要製作出具有凹凸紋理(三維)的微細 圖案結構的整體圖案，目前有一種作法，奈米壓印技術。其透過預先製作的微細奈米圖案的模具，來進行壓印後，再運用曝光顯影的方式，製作出所需要的立體微細圖案。此種奈米壓印技術的模具成本極高，並且，每次壓印後可能產生的光阻材料表面沾黏於模具上，導致光阻材料表面的缺陷，以及，造成模具汙染，使得下一次使用的沾黏情形更為嚴重。也就是，奈米壓印技術具有高成本、低良率的重大缺陷。

因此，如何能開發出同時具備加工成本低、加工速度快、材料成本低、解析度高的多重優點的凹凸微細圖案，成為智慧型裝置廠商所希求的發展方向。

為達上述目的，本新型提供一種灰階光罩、具凹凸紋理光阻圖案的基板及其製造方法，運用灰階光罩與繞射效應來製作出具凹凸紋理光阻圖案的基板，其具有製程簡單、低成本、高良率的特殊技術功效。

本新型提供一種灰階光罩，用以製作出具凹凸紋理光阻圖案的一基板，包含：一光罩基板；及一微型遮光部層，形成於該光罩基板上，該微型遮光部層具有複數組微形遮光圖案，每組微形遮光圖案不可透光且可於該基板的一光阻層以一曝光顯影製程製作出一凹凸紋理光阻結構，於硬化該凹凸紋理光阻結構後構成該凹凸紋理光阻圖案；其中，每組微形遮光圖案由複數個微形遮光部排列構成，且該些微形遮光部之間構成複數個透光區，該些透光區具有至少一主透光區與至少一次透光區，該主透光區的寬度最大；該些微形遮光部係選自為直線狀、曲線狀、環形狀、 圓環狀或其任意組合。

本新型更提供一種灰階光罩，用以製作出具凹型紋理光阻圖案的一基板，包含：一光罩基板；及一微型遮光部層，形成於該光罩基板上，該微型遮光部層具有複數組微形遮光圖案，每組微形遮光圖案不可透光且可於該基板的一光阻層以一曝光顯影製程製作出一凹型紋理光阻結構，於硬化該凹型紋理光阻結構後構成該凹型紋理光阻圖案；其中，每組微形遮光圖案由複數個微形遮光部排列構成，且該些微形遮光部之間構成複數個透光區，該些微形遮光部具有至少一主遮光部與至少一次遮光部，該主遮光部的寬度最大；該些微形遮光部係選自為直線狀、曲線狀、環形狀、圓環狀或其任意組合。

本新型另提供一種運用本新型的灰階光罩製作的具凹凸紋理光阻圖案的基板，包含：一基板；及一凹凸紋理光阻圖案，永久形成於該基板上，由複數個凹凸紋理光阻結構構成。

為讓本新型之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉數個較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下(實施方式)。

1、3、5、7‧‧‧灰階光罩

2、6、8‧‧‧局部放大的灰階光罩

9A、9B、9C、9D‧‧‧局部

10‧‧‧基板

20‧‧‧微型遮光部層

21、22、23‧‧‧微形遮光部

30‧‧‧微型遮光部層

31、32、33、34‧‧‧微形遮光部

40‧‧‧微形遮光圖案

41、42、43、44、45、46、47、48、49、50‧‧‧微形遮光部

60‧‧‧微形遮光圖案

61、62‧‧‧微形遮光圖案

70‧‧‧微型遮光部層

71、72、73‧‧‧微形遮光部

81、82、83、84‧‧‧微形遮光部

100A‧‧‧凸曲面紋理光阻圖案結構

100B‧‧‧凹曲面紋理光阻圖案結構

101‧‧‧基板

111、112‧‧‧光阻層

D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9‧‧‧寬度

第1A-1C圖，本新型的灰階光罩的一個實施例的剖面圖、剖面放大圖與上視示意圖。

第1D圖，運用第1A-1C圖的本新型的灰階光罩的實施例，於第一光強度 下製作出來的凹凸紋理光阻結構。

第1E圖，運用第1A-1C圖的本新型的灰階光罩的實施例，於第二光強度下製作出來的凹凸紋理光阻結構。

第2A-2C圖，本新型的灰階光罩的另一個實施例的剖面圖、剖面放大圖與上視示意圖。

第2D圖，運用第2A-2C圖的本新型的灰階光罩的實施例，於第二光強度下製作出來的凹凸紋理光阻結構。

第3A-3B圖，本新型的灰階光罩的又一個實施例的部分放大上視圖、部分剖面放大圖。

第3C圖，運用第3A-3B圖的本新型的灰階光罩的實施例，於第二光強度下製作出來的凹凸紋理光阻結構。

第4A圖，本新型的灰階光罩的再一個實施例的部分放大上視圖、部分剖面放大圖。

第4B圖，運用第4A圖的本新型的灰階光罩的實施例，於第二光強度下製作出來的凹凸紋理光阻結構。

第5圖，本新型製造具凹凸紋理光阻圖案的基板的方法流程圖。

第6A、6B圖，其為本新型可製作出圓弧形凹面結構的一實施例。

第7圖，其為採用曲線狀的微形遮光部所製作出來的灰階光罩的局部實施例。

根據本新型的實施例，本新型運用繞射現象的概念來重新 定義灰階光罩，並透過控制曝光的強度以及灰階光罩與待曝光的光阻層之間的距離來製作出各種型態的凹凸紋理的光阻結構，經過硬化後，即可獲得各種型態的凹凸紋理光阻圖案。本新型的技術具有低成本、高良率、高解析度等特殊技術功效，可充分滿足未來電子產品對於各種凹凸紋理的表面製作的目的。

請先參考第1A-1C圖，本新型的灰階光罩的一個實施例的剖面圖、剖面放大圖與上視示意圖。以下，將結合第1A-1C圖來說明本新型的灰階光罩的結構。

本新型的灰階光罩1，用以製作出一具凹凸紋理光阻圖案的基板，包含：基板10；及微型遮光部層20。基板10可以是玻璃基板、塑膠基板等具透光性的基板。微型遮光部層20形成於基板10上，微型遮光部層20構成複數組微形遮光圖案，每組微形遮光圖案不可透光且可於基板10以一曝光顯影製程製作出一凹凸紋理光阻結構，於硬化凹凸紋理光阻結構後構成凹凸紋理光阻圖案。每組微形遮光圖案由複數個微形遮光部21、22、23之間構成複數個透光區，這些透光區具有至少一主透光區與至少一次透光區，主透光區的寬度最大。如第1B圖所示，局部放大的灰階光罩2當中，主透光區由兩個微形遮光部23所定義，其寬度為D1，其餘的次透光區分別由微形遮光部22、23及微形遮光部21、22所定義，其寬度分別為D2、D3。

這些微形遮光部係選自為直線狀、環形狀、圓環狀、曲線狀或其任意組合。在第1A-1C圖的實施例中，微形遮光部21、22、23係為直線狀。並且，每組微形遮光圖案由兩個微形遮光部21、22、23所構成，即第1B、1C圖局部9A的範圍。

其中，微形遮光部的寬度可介於0.5um-500um之間。以第1A-1C圖的實施例而言，微形遮光部21的寬度最大，其可做為每組微形遮光圖案的界面。微形遮光部係採取線狀設計(直線狀、環形狀、圓環狀、曲線狀或其任意組合)，進而運用光的狹縫繞射原理，讓寬度較寬的主透光區的繞射光與次透光區的繞射光彼此重疊，進而構成一個曲面化、甚至構成一個圓弧形或者球形的光分佈。於是，透過適當的光照強度與適當的光罩與基板之間的間距，即可構成完美的曲面、圓弧形或者球形的光分佈，進而製作出曲面、圓弧形或者球形的凹凸紋理光阻圖案結構。如第1B圖的下方，即為採用第1B圖上方的局部放大的灰階光罩2所可能製作的圓弧形的凸曲面紋理光阻圖案結構100A，其由基板101與光阻層111所構成，光阻層111已透過局部放大的灰階光罩2的曝光，使得顯影過後的圖案成為圓弧形。

在第1A-1C圖的實施例中，至少有一個主透光區與至少一個次透光區，主透光區的寬度最大，次透光區的寬度距離主透光區越遠寬度越小。或者，這些透光區具有至少一主透光區與複數個次透光區，主透光區的寬度最大，這些次透光區的寬度與主透光區的距離成反比。

其中，主透光區的寬度介於10um-500um之間，次透光區的寬度介於0.5um-10um之間。

接著，請參考第1D圖，其為運用第1A-1C圖的本新型的灰階光罩的實施例，於第一光強度(25%)下製作出來的凹凸紋理光阻結構的顯微攝影圖。請參考第1E圖，運用第1A-1C圖的本新型的灰階光罩的實施例，於第二光強度(40%)下製作出來的凹凸紋理光阻結構的顯微攝影圖。比較第1D圖與第1E圖可以發現，第1E圖的表面呈現較光滑、圓弧效果較佳的直條狀 曲面；第1D圖則呈現鋸齒狀的表面波紋的直條狀曲面。這兩種不同的結構，皆可讓具凹凸紋理光阻圖案的基板具有不同的視覺效果。重點是，其透過本新型的灰階光罩與製作方法，可運用極低的成本與製程時間，即可完成高解析度的凹凸紋理光阻圖案。

接著，請參考第2A-2C圖，本新型的灰階光罩的另一個實施例的剖面圖、剖面放大圖與上視示意圖。本新型的灰階光罩3，用以製作出一具凹凸紋理光阻圖案的基板，包含：基板10及微型遮光部層30。基板10可以是玻璃基板、塑膠基板等具透光性的基板。微型遮光部層30形成於基板10上，微型遮光部層30構成複數組微形遮光圖案，每組微形遮光圖案不可透光且可於基板10以一曝光顯影製程製作出一凹凸紋理光阻結構，於硬化凹凸紋理光阻結構後構成凹凸紋理光阻圖案。每組微形遮光圖案由複數個微形遮光部31、32、33、34排列構成，且這些微形遮光部31、32、33、34之間構成複數個透光區，這些透光區具有至少一主透光區與至少一次透光區，主透光區的寬度最大，其可製作出每組微形遮光圖案的波峰。如第1B圖所示，局部放大的灰階光罩2當中，主透光區由微形遮光部32、33所定義，其寬度為D4，其餘的次透光區由微形遮光部31、32，以及微形遮光部33、34所定義，其寬度為D5。

在第2A-2C圖的實施例中，微形遮光部31、32、33、34係為直線狀。並且，每組微形遮光圖案由微形遮光部31、32、33、34所構成，即第2B、2C圖的局部放大的灰階光罩4所示的範圍。

接著，請參考第2D圖，運用第2A-2C圖的本新型的灰階光罩的實施例，於第二光強度(40%)下製作出來的凹凸紋理光阻結構。比較第1E 圖與第2D圖可以發現，第1E圖的表面呈現較光滑、圓弧效果較佳的曲面，並且，每個圓弧面之間的界面寬度較大，因為其有較寬的微形遮光部21、28的配置；第2D圖同樣呈現較光滑、圓弧效果較佳的曲面。這兩種不同的結構，皆可讓具凹凸紋理光阻圖案的基板具有不同的視覺效果。

第1A-1E圖、第2A-2D圖的兩個實施例，說明了本新型透過運用光的繞射原理，讓本新型的灰階光罩可實現直條形的凹凸紋理光阻圖案的製作。並且，透過第2A-2D圖的最少透過區(一個主透光區與兩個第一次透光區)即可實現一個圓弧形的凹凸紋理光阻圖案。每組微形遮光圖案至少由一個主透光區與一個次透光區即可製作出曲面效果的光阻圖案。須注意，本新型的光阻圖案，係用於永久光阻層，也就是具有視覺效果的光阻圖案，並非半導體製程當中暫時存在的光阻圖案。

接下來，本新型將列舉一實施例來說明如何實現球面的凹凸紋理光阻圖案之製作。

請參考第3A-3B圖，本新型的局部放大的灰階光罩6的又一個實施例的部分放大上視圖、部分剖面放大圖。由第3A-3B圖可以發現，本新型透過環形狀的微形遮光部41、42、43、44、45、46、47、48、49、50的設計，可以實現點狀(中心)與環狀凹凸紋理的光阻圖案，如第3C圖，運用第3A-3B圖的本新型的灰階光罩的實施例，於第二光強度下製作出來的凹凸紋理光阻結構。

其中，主透光區的寬度D6，由微形遮光部41、42所定義；其餘的透光區則由微形遮光部41、43，微形遮光部42、44…所定義，其寬度較D6為窄。其中，第4A、4B圖的實施例，是包含了多個主透光區的設計， 亦即，微形遮光部43、44為第二主透光區，其寬度亦較其他次透光區的寬度為大。換言之，同一個微形遮光圖案40，可以有多個主透光區，而彼此的寬度可以不同。但相同的是，一個主透光區，至少會配置一個次透光區。如此，即可藉由光繞射效應，製作出較光滑弧面的凹凸紋理光阻結構。

前面三個實施例，說明了連續線條的凹凸紋理光阻結構與圖案的製作。運用本新型的技術，另可製作短線條、單點等非線性的凹凸紋理光阻圖案，其同樣透過運用狹縫繞射的原理來實現。

請參考第4A圖，本新型局部放大的灰階光罩8的再一個實施例的上視圖、剖面圖。微形遮光圖案60由微形遮光圖案61、62所排列構成，其中，為微形遮光圖案61為由一個較寬的中央微形遮光部與兩側各兩個微形遮光部所構成的圖案。這導致了兩旁的兩個較寬的主透光區與寬度漸小的各兩個次透光區。此種微形遮光圖案的設計，可製作出如第4B圖的短線條凹槽紋理結構。

由以上的多個實施例可知，本新型的微形遮光圖案可製作出的凹凸紋理光阻結構可以是：一圓弧形凸面結構、一圓弧形凹面結構、一半圓球形凸面結構或一半圓球形凹面結構。而這些結構可以彼此連續或不連續，或者交錯組合。這都端視不同的微形遮光圖案之間彼此如何配置。

因此，本新型可以製作出一種具凹凸紋理光阻圖案的基板，包含：一基板；及一凹凸紋理光阻圖案，永久形成於基板上，由複數個凹凸紋理光阻結構構成。其中該些凹凸紋理光阻結構係選自：一圓弧形凸面結構、一圓弧形凹面結構、一半圓球形凸面結構或一半圓球形凹面結構，各結構可以是線型、曲線或短線條。其中，凹凸紋理光阻結構的最小 寬度介於0.5um-500um之間。

接著，請參考第5圖，本新型製造具凹凸紋理光阻圖案的基板的方法流程圖。

步驟101：提供一基板；任何型態的基板皆可，塑膠基板、玻璃基板、金屬基板、曲面基板。

步驟102：形成一負型光阻層於該基板上；運用負型光阻可於曝光顯影製程後，構成永久材料層，也就是本新型所想製作出來的具凹凸紋理圖案效果的標的。

步驟103：提供請求項1的該灰階光罩，該灰階光罩具有複數組微形遮光圖案，每組微形遮光圖案可製作出一個凹凸紋理光阻結構。

步驟104：調整該灰階光罩與該負型光阻層之一間距；間距不同，也會使得繞射的效果不同，進而製作出不同形狀的該些凹凸紋理光阻結構。

步驟105：曝光；控制曝光強度，可製作出不同形狀的該些凹凸紋理光阻結構。

步驟106：顯影該負型光阻，使複數個凹凸紋理光阻結構形成於該基板上。

步驟107：硬化該些凹凸紋理光阻結構，以形成一凹凸紋理光阻圖案於該基板上。

綜上所述，運用本新型的灰階光罩所製作出的具凹凸紋理光阻圖案的基板，具有低成本、高良率、高解析度等特殊技術功效，可充分滿足未來電子產品對於各種凹凸紋理的表面製作的目的。

接著，請參考第6A、6B圖，其為本新型可製作出圓弧形凹面結構的一實施例。在第6A圖中，本新型的灰階光罩5，用以製作出一具凹凸紋理光阻圖案的基板，包含：基板10；及微型遮光部層70。基板10可以是玻璃基板、塑膠基板等具透光性的基板。微型遮光部層70形成於基板10上，微型遮光部層70構成複數組微形遮光圖案，每組微形遮光圖案不可透光且可於基板10以一曝光顯影製程製作出一凹凸紋理光阻結構，於硬化凹凸紋理光阻結構後構成凹凸紋理光阻圖案。每組微形遮光圖案由複數個微形遮光部71、72、73之間構成複數個透光區。為了要形成第7B圖的圓弧形凹面結構，局部放大的灰階光罩5當中，由主微形遮光部71、次微形遮光部72、73所構成，其概念即為第1A-1E圖的實施例的相反。

其中，微形遮光部71、72、73的寬度可介於0.5um-500um之間。以第6A-6B圖的實施例而言，微形遮光部71為主遮光部，寬度最大，其可製作出每組微形遮光圖案的波谷。而微形遮光部71、72定義出第一透光部，微形遮光部72、73定義出第二透光部，兩個微形遮光部73之間定義出第三透光部。第三透光部的寬度，可定義出兩個凹曲面的頂端的平台寬度大小。

同樣的，微形遮光部採取線狀設計(直線狀、環形狀、圓環狀、曲線狀或其任意組合)，進而運用光的狹縫繞射原理，讓寬度較寬的主透光區的繞射光與次透光區的繞射光彼此重疊，進而構成一個凸曲面光分佈，進而製作出凹曲面紋理光阻圖案結構，如第6B圖的下方，即為採用第1B圖上方的局部放大的灰階光罩2所可能製作的圓弧形的凹曲面紋理光阻圖案結構100B，其由基板101與光阻層112所構成，光阻層112已透過灰階光 罩5的曝光，使得顯影過後的圖案成為圓弧形凹曲面。

接下來，請參考第7圖，其為採用曲線狀的微形遮光部81、82、83、84所製作出來的灰階光罩7的局部9D實施例，其為對應於第2C圖的直線狀微形遮光部的實施例，可製作出曲線凸面光阻結構。同樣地，透過光強度的調整，可製作出不同質地的曲線凸面光阻結構。曲線狀同樣可應用於第1A-1E圖、第3A、3C圖、第4A-4B圖的對應實施例。

雖然本新型的技術內容已經以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本新型，任何熟習此技藝者，在不脫離本新型之精神所作些許之更動與潤飾，皆應涵蓋於本新型的範疇內，因此本新型之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (15)

1. 一種灰階光罩，用以製作出具凹凸紋理光阻圖案的一基板，包含：一光罩基板；及一微型遮光部層，形成於該光罩基板上，該微型遮光部層具有複數組微形遮光圖案，每組微形遮光圖案不可透光且可於該基板的一光阻層以一曝光顯影製程製作出一凹凸紋理光阻結構，於硬化該凹凸紋理光阻結構後構成該凹凸紋理光阻圖案；其中，每組微形遮光圖案由複數個微形遮光部排列構成，且該些微形遮光部之間構成複數個透光區，該些透光區具有至少一主透光區與至少一次透光區，該主透光區的寬度最大；該些微形遮光部係選自為直線狀、曲線狀、環形狀、圓環狀或其任意組合。
2. 如請求項1所述之灰階光罩，其中該主透光區的寬度介於10um-500um之間，該次透光區的寬度介於0.5um-10um之間。
3. 如請求項1所述之灰階光罩，其中該些微形遮光部的寬度介於0.5um-500um之間。
4. 如請求項1所述之灰階光罩，其中該些透光區具有至少一主透光區與複數個次透光區，該主透光區的寬度最大，該些次透光區的寬度距離該主透光區越遠寬度越小。
5. 如請求項1所述之灰階光罩，其中該些透光區具有至少一主透光區與複數個次透光區，該主透光區的寬度最大，該些次透光區的寬度與該主透光區的距離成反比。
6. 如請求項1所述之灰階光罩，其中該些曝光顯影製程更藉由控制該微型 遮光部層與該基板的間距來製作該凹凸紋理光阻結構。
7. 如請求項1所述之灰階光罩，其中該些曝光顯影製程更藉由控制該微型遮光部層與該基板的曝光時間來製作該凹凸紋理光阻結構。
8. 如請求項1所述之灰階光罩，其中該些組微形遮光圖案可製作出的該些凹凸紋理光阻結構係選自：一圓弧凸面結構、一圓弧凹面結構、一半圓球凸面結構或一半圓球凹面結構。
9. 一種灰階光罩，用以製作出具凹型紋理光阻圖案的一基板，包含：一光罩基板；及一微型遮光部層，形成於該光罩基板上，該微型遮光部層具有複數組微形遮光圖案，每組微形遮光圖案不可透光且可於該基板的一光阻層以一曝光顯影製程製作出一凹型紋理光阻結構，於硬化該凹型紋理光阻結構後構成該凹型紋理光阻圖案；其中，每組微形遮光圖案由複數個微形遮光部排列構成，且該些微形遮光部之間構成複數個透光區，該些微形遮光部具有至少一主遮光部與至少一次遮光部，該主遮光部的寬度最大；該些微形遮光部係選自為直線狀、曲線狀、環形狀、圓環狀或其任意組合。
10. 如請求項9所述之灰階光罩，其中該些微形遮光部的寬度介於0.5um-500um之間。
11. 如請求項9所述之灰階光罩，其中該些曝光顯影製程更藉由控制該微型遮光部層與該基板的間距來製作該凹型紋理光阻結構。
12. 如請求項9所述之灰階光罩，其中該些曝光顯影製程更藉由控制該微型遮光部層與該基板的曝光時間來製作該凹型紋理光阻結構。
13. 一種運用請求項1或9的灰階光罩製作的具凹凸紋理光阻圖案的基板，包含：一基板；及一凹凸紋理光阻圖案，永久形成於該基板上，由複數個凹凸紋理光阻結構構成。
14. 如請求項13所述之具凹凸紋理光阻圖案的基板，其中該些凹凸紋理光阻結構係選自：一圓弧形凸面結構、一圓弧形凹面結構、一半圓球形凸面結構、一半圓球形凹面結構。
15. 如請求項13所述之具凹凸紋理光阻圖案的基板，其中該凹凸紋理光阻結構的最小寬度介於0.5um-500um之間。