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研究生:許朝翔
研究生(外文):Chao-Hsiang Hsu
論文名稱:微奈米壓印在三維立體結構及其在有機發光元件應用之研究
論文名稱(外文):Study of Micro/Nano-imprint apply on 3-D structure and Organic Light Emitting Displays
指導教授:方冠榮
指導教授(外文):K.Z.Fung
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:材料科學及工程學系碩博士班
學門:工程學門
學類:材料工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:95
中文關鍵詞:電鍍有機發光元件光微影蝕刻壓印
外文關鍵詞:photolithographyimprintOLEDCNP
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  壓印蝕刻技術具有製程簡單、成本低、產量高的優勢。尤其不受到
光源波長的限制,可以製作解析度小於100nm以下的線路圖案,是一種極
具有潛力的半導體製程技術。另外,對於傳統光學微影而言,即使是輕
微的曲面,因為聚焦深度的不足,無法有效進行圖案的轉移製程步驟。
因此有關曲面及非平整表面上的圖案製作,一直是傳統微影蝕刻無法克
服的障礙。但對於壓印蝕刻製程而言,由於是採取接觸的方式進行圖案
化的步驟,因此對於非平整表面的圖案轉移步驟,無疑將是極佳的選擇。
  本研究中利用微影蝕刻的方式成功的在矽晶片上製備深度 超過10
μm 的特定結構的非平整表面,利用壓印填平法時,在操作溫度120℃並
持溫持壓四小時後,因PMMA 高分子流動的特性將高分子填滿非平整面
達到平坦化的效果,以利進行第二層圖案之轉移。接著以不同的壓印方
式將第二層圖案轉印製以平坦化的基板上。再利用電化學沉積法即電鍍
法,以-0.06V 的定電壓狀態下電鍍3000 秒後,將深寬比為(深度:寬度=1:10)
的金屬銅線陣疊加在非平整的結構上,最後利用丙酮將壓印層及有機填
充層及疊加之高分子圖形去除。
  最後再以不同的壓印製程順利完成陽極透明導電膜之圖形化,同時
以低溫壓印製程完成第二層高分子圖形, 最後成功的以有機發光顯示器
來說明壓印製程應用在光電元件上應用之潛力。
  Imprint techniques have the advantages of easy fabrication, low cost and
high throughout. Especially, Imprint techniques do not forbid by the source of
light patterning the line scale under 100 nm, and it is a potential technique in
semi-conductor fabrication. For traditional photolithography, the slight curve
causes light scattering, the pattern do not transfer efficient. Therefore Imprint
techniques are the optical choice in patterning on non-flat surface.
  Non-flat Si substrates with features of 10 µm (depth is 10 µm) were used.
The topography of Si was fabricated by photolithography and reactive ion
etching (RIE). Planarize non-flat substrate was coating PMMA on the PDMS
pad. Reversing non-flat substrate on the PDMS pad which coating PMMA at
120 in ℃ vacuum for 4 hr. After planarization, patterning on flat substrate use
different imprint process, and metal deposition on patterning twice substrate
use electroplate. The aspect ratio(the aspect ratio is a proportion of height and
weight) of metal matrix on non-flat substrates is about 0.1.
  Finally, ITO cathode thin film patterning is fabricated by different
imprint technique. Fabricating OLED device by imprint lithography is
successful. Imprint lithography has a deep potential to develop.
目錄
中文摘要…………………………………………………………………Ⅰ
英文摘要…………………………………………………………………Ⅱ
目錄………………………………………………………………………Ⅲ
圖目錄……………………………………………………………………Ⅵ
表目錄……………………………………………………………………Ⅸ
第一章 序論………………………………………………………………1
1-1 前言…………………………………………………………………1
1-2 研究動機與目的……………………………………………………6
第二章 文獻回顧…………………………………………………………7
2-1 熱隆起壓印技術……………………………………………………7
2-2 歩進閃光壓印技術…………………………………………………7
2-3 混和型壓印技術……………………………………………………9
第三章 實驗過程與方法………………………………………………16
3-1 製備特定結構之非平整表面………………………………………16
3-2 非平整面平坦化……………………………………………………16
3-2-1 以旋轉塗佈法將特定結構之非平整面平整化…………………16
3-2-2 以機械拋光法及反應性離子蝕刻將特定結構之非平整面平整
化…………………………………………………………………17
3-2-3 以壓印填平法將特並定結構之非平整面平整化………………17
3-3 非平整面上的壓印…………………………………………………19
3-3-1 以高溫壓印法於平整化後的基板進行壓印……………………19
A.高溫壓印之模板製作…………………………………………19
B.高溫壓印製程…………………………………………………20
3-3-2 以歩進閃光壓印法於平整化後的基板進行壓印………………24
A.歩進閃光壓印之模板製作……………………………………24
B. 歩進閃光壓印製程……………………………………………24
3-3-3 以混合壓印法於平整化後的基板進行壓印……………………24
A. 滾輪式混合型壓印之模板製作……………………………24
B. 滾輪式混合型壓印製程………………………………………28
3-4 以壓印的方式製備三維立體結構…………………………………28
3-5 以電鍍法及掀去法於非平整表面製備金屬線陣…………………31
3-6 以三維立體結構圖形製備有機發光顯示器………………………31
3-6-1 於圖形化的ITO 陽極透明導電膜上製備疊加圖形及有機發光顯
示器之製備……………………………………………………………31
第四章 結果與討論………………………………………………………………37
4-1 壓印模板之製作……………………………………………………37
4-1-1 乾式蝕刻對高溫壓印矽模具及特定結構之非平整表面之影響…37
4-1-2 濕式蝕刻對混和壓印玻璃模具其形態之影響…………………42
4-2 非平整表面平坦化…………………………………………………43
4-2-1 旋轉塗佈法對於非平整表面平坦化的影響……………………43
4-2-2 機械拋光法及反應性離子蝕刻對於非平整表面平坦化的影響……51
4-2-3 壓印轉貼法對於非平整表面平坦化的影響……………………53
4-3 非平整表面上壓印…………………………………………………57
4-3-1 高溫壓印法於平坦化後的非平整表面壓印……………………57
4-3-2 歩進閃光壓印法於平坦化後的非平整表面壓印………………61
4-3-3 滾輪式混合型壓印法於平坦化後的非平整表面壓印…………64
4-4 以壓印的方式製備三維立體結構…………………………………70
4-5 以電鍍法及掀去法於非平整表面製備金屬線陣…………………75
4-6 以三維立體結構圖形製備有機發光顯示器………………………80
4-6-1 以熱壓法於可撓曲基板上製備陽極透明膜圖形………………80
4-6-2 以低溫壓印法於圖形化的ITO 陽極透明導電膜上製備疊加圖形
及有機發光顯示器之製備………………………………………81
第五章 結論……………………………………………………………88
第六章 參考文獻………………………………………………………90
誌謝………………………………………………………………………95
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and H. Hiroshima, J. Vac. Sci. Technol. B 19, 2801(2001)
35 Y. Hirai, M. Fujiwara, T. Okuno, Y. Tanaka, M. Endo, S. Irie, K. Nakagawa,
and M. Sasago, J. Vac. Sci. Technol. B 19, 2811(2001)
36 A. Lebib, Y. Chen, E. Cambril, P. Youinou, V. Studer, M. Natali, A. Pepin, H.
M. Janssen, and R.P. Sijbesma, Microelectron. Eng. 61-62, 371(2002)
92
37 C. Gourgon, C. Perret, and G. Micouin, Microelectron. Eng. 61-62, 385
(2002)
38 M. Sagnes, L. Malaquin, F. Carcenac, C. Vieu, and C. Fournier,
Microelectron. Eng. 61-62, 429(2002)
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Montelius, J. Seekamp, S. Zankovych, C. M. S. Torres, H. Schulz, H. -C.
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J. -P. E. Grolier, J. Vac. Sci. Technol. B 21, 98(2003)
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51 A. Lebib, Y. Chen, E. Cambril, P. Youinou, V. Studer, M. Natali, A. Pepin,
H.M. Janssen, R.P. Sijbesma, Microelectron. Eng. 61-62, 371(2002)
52 M. Bender, M. Otto, B. Hadam, B. Vartzov, B. Spangenberg, and H. Kurz,
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55 C. M. S. Torres, S. Zankovych, J. Seekamp, A.P. Kam, C. C. Cedeno, T.
Hoffmanna, J. Ahopelto, F. Reuther, K. Pfeiffer, G. Bleidiessel, G. Gruetzner,
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