TWI329791B - Imprinting process method - Google Patents

Description

1329791 . 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種表面聲波射頻識別標籤（SAW-based RFID tag )之製造方法，特別是有關於一種利用微奈米壓印技 . 術來製作表面聲波射頻識別標籤之製造方法。 【先前技術】 • RFID 是英文"Radi〇 Frequency Identification"的縮 _ 寫’中文稱為無線射頻身份識別、感應式電子芯片或是近 接卡、感應卡、非接觸卡…等等，是一種非接觸式自動識 別技術的一種。典型的RFID係由電子標籤（Tag )、讀寫 * 器（Read/Write Device)以及數據交換、管理系统統等組 成。電子標籤也稱射頻卡’它具有智能讀寫及加密通信的 能力。讀寫器由無線收發模塊、天線、控制模塊及界面電 路等組成。近年來隨著其核心技術的不斷發展和成熟，已 經越來越多的應用在包括物流、安防、防係等不同的應用 鲁 領域。 ' 由於RFID被列為本世紀十大重要技術項目之一，所 以世界各國無不全力發展，由一些統計數字來說明，在過 去十年中’即有六千多種的關於RFID技術的專利申請。 目前RFID之技術區分為低頻系統與高頻系統，其原 理簡單來說即是將電路裝在未通電（或稱為被動式）之標 籤上，當讀取機從一段距離外間歇發射出能量給標籤時， 致使標籤上之電路被導通，即與讀取機做資訊的轉換；然 6 1329791 而高頻系統與低頻系統的差異在於致 低，其以U.56MHZ作為分野，| 運作頻率的同 有不同；在低頻系統，主要是刺田μ “勖原理也略 以磁電效應，誘發產生雷、土 * ^ 丄 乂變磁％ 方I座生電流進入電容中，隨 中的電荷累積因而達到桿 口马此電谷 咬』稞籤上的低限電壓而啟 路’進而傳送出識別碼“〜戴之電 “丨μ甘對於同頻系統，其與低頻系統的 差別在於其不而要線圈的結構， 傅八疋和用標轂内的環形耦 極天線，接收高頻電磁波所發出的電場，.繼而導至電容中 儲存電荷’待所累積之電荷達到標籤中電路之啟動電壓 時’即可作訊息之轉換；在高頻系統中，由於其能量較強， 故可以作較遠的標籤資料接收。 RFID應用範圍相當廣泛，諸如門禁管制、回收資產、 貨物管理、物料處理、廢物處理、醫療應用、防盜應用、 動物監控等，故其生產的成本被預估必須降低至數美元以 下甚至必/頁降至美元才能符合所有商品使用。但是現 今RFH)的製造方法都是使用傳統的微影蝕刻技術來製 作，故絕對無法達到如此低的製作成本。 【發明内容】 因此，非常需要一種改進之RFID的製造方法，來解決 習知之RFID的製造方法所造成之製作成本太高的問題，以 達到降低RFID之生產成本的目的。 本發明之一方面係在於提供—種以微奈米壓印技術製作 表面聲波射頻識別標籤之方法，藉由利用微奈米壓印技術之 7 1329791 . * 製程簡單與快速的特性，可大量快速地生產應用於RFID之表 面聲波射頻識別標籤，因而大幅降低生產製造的時間與成 本，如此就可解決RFID之製造成本過高的問題。 本發明之另一方面係在於提供一種微奈米壓印製程方 法’藉由增加一緩衝層於硬質基板之下，以提供硬質基板在 觉外力作用時的緩衝作用，如此就可解決硬質基板在受外力 作用時所可能造成破裂的問題。 ’ 根據本發明之一最佳實施例’此微奈米壓印製程方法至 齡少包含提供一硬質基板，其中硬質基板係至少包含第一表面 以及相對於第一表面之第二表面；提供一緩衝層，其中緩衝 層係設置於第二表面上；形成一高分子材料層於第一表面 • 上；執行一壓印步驟，以形成一壓印圖案於高分子材料層上； .形成一金屬層於第一表面上；移除高分子材料層；以及移除 緩衝層。 依照本發明之較佳實施例，上述之緩衝層可例如是電子 級膠帶（Blue tape)或紫外線照射膠帶（uv tape)。 | 依照本發明之較佳實施例，上述之硬質基板可例如是鈮 酸鋰（UNb〇3)、鈕酸鋰（LiTa03)、石英（Quartz)或氮化 鋁（A1N) 依照本發明之較佳實施例，上述之高分子材料層可例如 是熱可塑性兩分子材料或照光可聚合材料。 ,應用上述之微奈米壓印製程方法，由於是藉由增加一缓 衝層於硬質基板之下’然後利用此緩衝層來提供硬質基板在 文外力作用時的緩衝作用，如此就可解決硬質基板在受外力 8 1329791 作用時所可·台t_j_、2 印製程相[ b坆成破裂的問題。所以本發明與其它習知之壓 風險，本發明所用的方法不僅可減少硬質基板破裂的 明將微太：大^降低製造的時間、能源及成本。另外，本發

$別〆！·只壓印製程方法應用於製造rfid之表面聲波射頻 識別標籤，π -Γ » θ . A ., —可大置快速地生產表面聲波射頻識別標籤， 更可大幅降低RFID之製造成本。 【實施方式】 /同時參閱第i圖與第2A圖至第2E圖係分別繪示 本發月之較佳實施例之微奈米壓印製程方法的流程圖與利 用此方去來製作電子元件的流程剖面示意目。在本實施例 中此電子疋件係為表面聲波射頻識別標籤（sAW-based RFm tag )’限於此，其他的電子元件也可以應用此方法 來製卞在本發明之微奈米壓印製程方法中，包含有提供一 質'^板1〇〇、k供一緩衝層no、形成一高分子材料層12〇、 執行壓印步驟130、實施一蝕刻步驟14〇、形成一金屬層15〇 以及移除高分子材料層160等步驟。首先，如第i圖與第2A 圖所示，先進行「提供一硬質基板」100，其中此硬質基板200 係至少包含第一表面2〇2以及相對於第一表面2〇2之第二表 面204。在本實施例中，此硬質基板2〇〇的材質係為鈮酸鋰 (LiNb03 )，然不限於此，其他硬質的壓電材料，例如钽酸鋰 (LiTa03 )、石英（Quartz )與氮化鋁（A1N )也可以使用。 接著’進行「提供一緩衝層」110，此緩衝層21〇例如是應用 於黏貼晶圓之電子級穆帶（Blue tape )或紫外線照射踢帶（uv 9 1329791 taPe)’並將此緩衝層21〇設置於硬質基板2〇〇之第二表面2⑽ j，當該硬質基板200之第一表面2〇2受外力作用時，藉以 提=一定的緩衝作用給硬質基板2〇〇，來防止硬質基板2〇〇在 製程中可能產生的破裂情形。在本實施例中，此緩衝層21〇 ，貼0於硬質基板200之第二表面204後，再將緩衝層21〇設 置於基座220上，如第2B圖所示，此基座220除了有支撐 -硬質基板200的功能外，還另外具有加熱硬質基板2〇〇之功 .能’例如是熱墊板。之後，如第i圖與第2B圖所示，進行「形 •成一高分子材料層」120，其係利用旋轉塗佈法（Spin coating) 以形成一高分子材料層23〇於該硬質基板2〇〇之第一表面2〇2 上。在本實施例中，此高分子材料層230之厚度大約為 • 180nm，且其材質係選用熱可塑性高分子材料（或稱加熱型高 •分子材料），例如聚曱基丙烯酸甲酯（PMMA )，然不限於此， 其他的高分子材料例如照光可聚合材料（或稱紫外光型高分 子材料）也可以使用。另外，形成此高分子材料層23〇的方 法除了旋轉塗佈法外，其他的塗佈方法，例如印刷（Printing )、 # 滾輪塗佈（RoUer coating )以及喷灑塗佈（Spray c〇ating )等 . 也可以使用。然後，如第1圖與第2C圖所示，進行「執行一 壓印步驟」130’以形成一壓印圖案23 2於該高分子材料層23 0 上。在本實施例中，此壓印步驟首先係提供一壓印模板24〇， 其t此壓印模板240之表面上係具有微結構之圖案242，且壓 印模板240係可為軟質可透光、硬質可透光或硬質不透光之 模板’例如聚二甲基矽氧烷（PDMS )、石英或矽晶片等。值 得一提的是’壓印模板240之材質為聚二甲基矽氧烷者係可 1329791 適用於壓印加熱型高分子材料或紫外光型高分子材料。在本 實施例中，此壓印模板240之材質係選用聚二甲基矽氧烷。 接著，在利用此壓印模板240進行壓印前，較佳是先對^印 模板240進行脫模處理。壓印模板24〇之脫模處理的步驟I 至少包含首先去除壓印模板240上之雜質與水氣。隨後，將 壓印模板240浸入低表面活性離形劑之溶液中，藉以對壓印 模板240之表面進行改質處理，以利壓印模板24〇於壓印結 束後能輕易地與高分子材料層23〇離形，以形成完整的圖 轉印。完成壓印模板240表面之脫模處理後，即可將壓印模 板240壓入至高分子材料層23〇中。值得一提的是，在本實 施例中，由於此高分子材料層23〇係使用熱可塑性高分子材 料，所以會在麗印模板240壓入至高分子材料層23〇之前先 利用基座220對高分子材料層23〇進行一加熱步驟，以使高 分子材料層230超過其玻璃轉化溫度（Tg)，之後才將壓印模板 240下壓至尚分子材料層23〇中，以將壓印模板之圖案 242轉印至高分子材料層23〇。在本實施例中，此加熱步驟的 加熱溫度大約為150至20(rc之間，施加的壓力大約為3〇至 5〇kgw之間，施加的時間大約3〇分鐘。然後，移去熱源，待 基座220與尚分子材料層23〇降溫冷卻後進行離形動作將 壓印模板240從高分子材料層23〇中移開，即可得到與壓印 換板240之圖案242互補之壓印圖案232於高分子材料層23〇 上。可以理解的是’當此高分子材料層230係使用照光可聚 合材料時’則不需要進行上述之加熱步驟，就可直接將壓印 模板240壓入至高分子材料層23〇中以將壓印模板24〇之 1329791 圖案242轉印至高分子材料層23〇，然後，進行一曝光硬化步 驟’待高分子材料層230硬化後才將壓印模板242從高分子 材料層230上移開，即可得到與壓印模板240之圖案242互 補之壓印圖案23 2於高分子材料層230上❶由於本發明在硬 .質基板20〇與基座220之間多了一層緩衝層21〇，此缓衝層 • 210係可吸收壓印模板24〇在壓入至高分子材料層23〇時對硬 質基板200所產生之衝擊能量，因此可防止硬質基板2〇〇產 '主破裂。值得一提的是，當執行完壓印步驟後，由於壓印圖 _案232已形成於高分子材料層230上，此時緩衝層21〇所提 供的功能已作用完畢，因此，在此步驟13〇中，更可至少包 含移除此緩衝層210，以利後續的製程處理，然不限於此，移 •除此緩衝層210也可以是在後續製程步驟140、15〇或16〇中 •實施，且移除此緩衝層210的方法例如是以紫外光照射或顯 影液浸泡的方式來去除。接著，如第丨圖與第2D圖所示，進 行「實施一蝕刻步驟」14〇,以修飾高分子材料層23〇上的壓 印圖案232，來防止在壓印步驟中可能有部分高分子材料層 • 230殘留在壓印圖案232中，值得一提的是，此步驟係可視高 .分子材料層230殘留在壓印圖案232中的情況來決定是否要 加以實施。在本實施例中，係利用氧電漿反應式離子乾式蝕 刻的方式（〇2_RIE)來進行殘留物之清除。然後，如第！圖 與第2E圖所示’進行「形成一金屬層」15〇，其係以賤鑛法 形成一金屬層250於該硬質基板200之第一表面2〇2上其 中一部份之金屬層250係填入壓印圖案232中以形成第一金 屬圖案層250a’另一部份之金屬層25〇係沉積於高分子材料 12 1329791 層230上以形成第二金屬圖案層25〇b。值得一提的是，由於 係使用物理氣相沉積法，所以第一金屬圖案層25〇a與第二金 屬圖案層250b之間並沒有連接。在本實施例令，此金屬層25〇 之材質係為鋁，然不限於此，其他金屬材料也可以使用β接 *著，如第1圖與第2F圖所示，進行「移除高分子材料層」160, 以形成第一金屬圖案層250a於該硬質基板2〇〇之第一表面 2〇2上，由於第二金屬圖案層25〇b係位於高分子材料層 '上’所以當移除高分子材料層230時，只會留下第一金屬圖 >案層250a於該硬質基板200上。在本實施例中，係使用舉離 法（Uft-off)的技術來移除高分子材料層23〇,此第一金屬 圖案層250a係為指又狀電極（IDT)，且其厚度大約為3〇nm。 如此，即完成本發明之以微奈米壓印製程技術方法所製作之 表面聲波射頻識別標籤。 簡言之，本發明之微奈米壓印製程方法，其特徵在於加 入一緩衝層於硬質基板下，藉以提供硬質基板在受外力作用 時有一定的緩衝作用，來防止硬質基板在製程中所可能產生 •的破裂情形。綜上所述，本發明與其它習知之壓印製程相比， 本發明所用的微奈米壓印製程方法不僅解決了硬質基板容易 破裂的問題，提昇製程的良率，更可減少製造所需花費的能 源、時間和成本。此外，本發明之微奈米壓印技術之製程具 有簡單與快速的特性，故應用於製造RFID之表面聲波射頻識 別標籤時，將可大幅降低RFID之製造成本。 由上述本發明較佳實施例可知’應用本發明之微奈米壓 印製程方法’其優點在於僅需藉由加入一緩衝層於硬質基板 13 下’即可達到降低硬質基板在製程中所可能產生之破裂情形 的目的。如此一來，本發明之微奈米壓印製程方法不僅解決 I知壓印製程之硬質基板容易破裂的問題，更大幅降低製造 的時間、能源及成本。另外，應用本發明之微奈米壓印技術 製作表面聲波射頻識別標籤之方法，可大量快速地生產應用 於RFID之表面聲波射頻識別標籤，因而大幅降低生產製造的 時間與成本，如此就可解決rFID之製造成本過高的問題。 雖然本發明已以數個較佳實施例揭露如上，然其並非用 以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神 和範圍内，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範 圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯 易懂’下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說 明如下： 第1圖係繪示根據本發明之一較佳實施例之微奈米壓印 製程方法的流程圖；以及 第2A圖至第2F圖係繪示利用第1圖之方法來製作電子 元件的流程剖面示意圖。 【主要元件符號說明】 100:提供一硬質基板 110 :提供一緩衝層 1329791 120 :形成一高分子材料層 130 :執行一壓印步驟 140 :實施一蝕刻步驟 150:形成一金屬層 160 :移除高分子材料層 200 :硬質基板 202 :第一表面 204 :第二表面 210 :緩衝層 220 :基座 230 :高分子材料層 232 :壓印圖案 240 :壓印模板 242 :圖案 250 :金屬層 250a :第一金屬圖案層 250b :第二金屬圖案層 15

Claims (1)

1. -5^791 十、申請專利範圍 h 一種壓印製程方法，係用以製作一電子元件，該壓 印製程方法至少包含： 提供一硬質基板，其中該硬質基板係至少包含一第一表 面以及相對於該第—表面之一第二表面； 提供一緩衝層，其中該緩衝層係設置於該第二表面上； 形成一高分子材料層於該第一表面上； 執行一壓印步驟，以形成一壓印圖案於該高分子材料層 上； 形成一金屬層於該第一表面上；以及 移除該向分子材料層。 2·如申請專利範圍第1項所述之壓印製程方法，更至少 包含： 移除該緩衝層·» 3.如申請專利範圍第1項所述之壓印製程方法，其中該 壓印步驟至少包含： 提供一壓印模板，其中該壓印模板係具有一圖案； 將該壓印模板之該圖案壓入至該局分子材料層中，以形 成該壓印圖案；以及 將該壓印模板從該高分子材料層中移開。 丄 4·如申請專利範圍帛3項所述 包含： 疋之壓印製程方法，更至少 移除該緩衝層。 包含5:如申請專利範圍第3項所述之壓印製程方法更至少 實施一蝕刻步驟，以修飾該壓印圖案。 提二二:：利範圍第3項所述之壓印製程方*，其中該 杈供4壓印模板的步驟中更至少包含： 進行-脫模處理，以去除該壓印模板上之雜質與水氣。 3項所述之壓印製程方法，其中該 入至該高分子材料層中的步驟之前 7.如申請專利範圍第 將該壓印模板之該圖案壓 更至少包含：

   進行一加熱步驟， 度（Tg)。 以使該高分子材料層超過玻璃轉化溫 8·如申請專利範圍第7項所述之壓印製程方法，其中該 高分子材料層係為熱可塑性高分子材料。 9.如申請專利範圍第7項所述之壓印製程方法，其中該 南分子材料層係為聚甲基丙烯酸甲醋（PMMA )。 17 1329791 ι〇·如_請專利範圍第7項所述之壓印製程方法， 藶印模板係為石夕晶片β 其中該 其中該 驟之後 11.如申請專利範圍第7項所述之壓印製程方法 壓印模板係為聚二曱基石夕氧烧（PDMS )。 12·如申請專利範圍第3項所述之壓印製程方法，

   將該壓印模板之該圖案壓入至該高分子材料層中的’ 更至少包含： y 進行一曝光硬化步驟，以硬化該高分子材料層。 I3.如申請專利範圍第12項所述之壓印製程方法，其中 該高分子材料層係為照光可聚合材料。 〃 .如申請專利範圍第12項所述之壓印製程方 該壓印模板係為聚二甲基矽氧烷 ，〃 15.如申請專利範圍第12項所述之壓印製程方法， 該壓印模板係為石英（Quartz 、 如申請專利範圍第1項所述之壓印製程方法其中該 電子兀件係為表面聲波射頻識別標籤（SAW-based RFID tag )。 1329791 17_如申請專利範圍第1項所述之壓印製程方法，其中該 缓衝層係為電子級膠帶（Blue tape)。 18. 如申請專利範圍第1項所述之壓印製程方法，其中該 緩衝層係為紫外線照射膠帶（UV tape )。 19. 如申凊專利範圍第1項所述之壓印製程方法，其中該 硬質基板係為叙酸鐘（LiTa03)。 20. 如申請專利範圍第丨項所述之壓印製程方法其中該 硬質基板係為鈮酸鋰（LiNb03 )。 21. 如申請專利範圍第丨項所述之壓印製程方法，其中該 硬質基板係為石英。 /

   22·如申請專利範圍第丨項所述之壓印製程方法，其中該 硬質基板係為氮化鋁（A1N )。 乂 ’其中該 23·如申請專利範圍第丨項所述之壓印製程方法 金屬層係為鋁》 24. 一 ：壓印製程方法’係用以製作—表面聲波 別標籤’該壓印製程方法至少包含： 提供一硬質基板，其中該硬質基板係至少包含一第一 19 1329791 面以及相對於該第一表面之一第二表面； 提供一緩衝層，其中該緩衝層係設置於該第 形成一高分子材料層於該第一表面上； 壓印圖案於該高分子材料層 執行一壓印步驟，以形成一 上； 實施一蝕刻步驟，以修飾該壓印圖案； 形成一金屬層於該第一表面上； 移除該高分子材料層；以及 移除該緩衝層。 25. 如申請專利範圍第24項所述之壓印製程方法，其中 該壓印步驟至少包含： 〃 提供一壓印模板，其中該壓印模板係具有一圖案； 將該壓印模板之該圖案壓入至該高分子材料層/中’，以形 成該壓印圖案；以及 將該壓印模板從該高分子材料層中移開。 26. 如申請專利範圍第25項所述之壓印製程方法，其中 該提供該壓印模板的步驟中更至少包含： " 進行一脫模處理，以去除該壓印模板上之雜質與水氣。 27·如申請專利範圍第25項所述之壓印製程方法，其中 該將該壓印模板之該圖案壓入至該高分子材料層^的步驟之 前更至少包含： 20 度 進仃-加熱步驟’以使該高分子材料層超過玻璃轉化 溫 ▲ 申月專利範圍第27項所述之壓印製程方法，其中 該…材料層係為熱可塑性高分子材料。 ' 如申喟專利範圍第27項所述之壓印製程方法 該局分子材料層係為聚甲基丙稀酸曱醋。 ，、中 30·⑹申凊專利範圍第27項所述之壓印 該壓印模板係為矽晶片。 忐其中 31. ”請專利範圍第27項所述之壓印製程方法 Μ查I7模板係為聚二甲基矽氧烷（PDMS)<> '、 分#32如申請專利範圍第25項所述之壓印製程方法，苴中 Γ壓印模板之該圖案壓人至該高分子材料層中的步驟之 便更至少包含： 哪 材料層 進行一曝光硬化步驟，以硬化該高分子 33 該古八如申請專利範圍第32項所述之壓印製程方法，其中 ~间刀子材料層係為照光可聚合材料。 34 如申請專利範圍第32項所述之壓印製程方法其中 21 1329791 該壓印模板係為聚二甲基石夕氧烧。 35.如申請專利範圍第32項所述之壓印製程方法， 該壓印模板係為石英 ’其 3 6.如申請專利範圍第24項所述之壓印製程方法， 該緩衝層係為電子級膠帶。 ^ 、 37.如申請專利範圍第24項所述之壓印製程方法 該緩衝層係為紫外線照射膠帶。 ' 、中 3 8·如申請專利範圊第24項所述之壓印製程方法，豆 該硬質基板係為组酸鐘。 〃 39. 如申请專利範圍第24項所述之壓印製程方法其 該硬質基板係為銳酸鐘。 ' ^ 40. 如申請專利範圍第24項所述之壓印製程方法其 該硬質基板係為石英。 ~ 41_如申請專利範圍第24項所述之壓印製程方法其 該硬質基板係為氮化鋁。 ^ 製程方法，其中 42.如申請專利範圍第24項所述之壓印 22 1329791 該金屬層係為鋁