在半導(dǎo)體顯示領(lǐng)域，Micro-LED憑借高亮度、高對(duì)比度、快速響應(yīng)等優(yōu)勢(shì)，成為下一代顯示技術(shù)核心方向。但其產(chǎn)業(yè)化中，巨量轉(zhuǎn)印是關(guān)鍵瓶頸，彈性印章作為核心部件，其制程參數(shù)直接影響轉(zhuǎn)印效率與良率，對(duì)工業(yè)化生產(chǎn)至關(guān)重要。光學(xué)輪廓儀以高分辨率、三維成像及精準(zhǔn)表征微觀結(jié)構(gòu)的特性，在彈性印章制程參數(shù)研究中不可替代。光子灣科技的光學(xué)輪廓儀，能精準(zhǔn)檢測(cè)彈性印章表面形貌、微觀力學(xué)性能等關(guān)鍵指標(biāo)，提供可靠數(shù)據(jù)，為探究制程參數(shù)與轉(zhuǎn)印性能的關(guān)聯(lián)奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

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實(shí)驗(yàn)材料與方法

采用彈性印章范德華力的巨量轉(zhuǎn)印

1.彈性印章材料制備

本研究選用聚二甲基硅氧烷（PDMS）作為彈性印章的基礎(chǔ)材料，通過調(diào)整預(yù)聚物與固化劑的配比（質(zhì)量比分別為5:1、10:1、15:1），在不同固化溫度（60℃、80℃、100℃）和固化時(shí)間（2h、4h、6h）條件下制備系列彈性印章樣品。

2.實(shí)驗(yàn)設(shè)備與表征方法

采用旋轉(zhuǎn)涂布機(jī)將PDMS 混合液均勻涂覆在硅基底上，經(jīng)烘箱固化后脫模獲得彈性印章。利用光學(xué)輪廓儀對(duì)彈性印章的表面粗糙度、微結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行表征；通過萬能材料試驗(yàn)機(jī)測(cè)試其彈性模量與硬度；借助高速攝像機(jī)記錄巨量轉(zhuǎn)印過程，統(tǒng)計(jì)轉(zhuǎn)印效率與缺陷率。

3.巨量轉(zhuǎn)印實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

以4 英寸藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)的 Micro-LED 芯片（尺寸 10μm×10μm）為轉(zhuǎn)印對(duì)象，設(shè)置不同的印章與芯片接觸壓力（5kPa、10kPa、15kPa）、接觸時(shí)間（0.5s、1s、2s）以及剝離速度（50mm/s、100mm/s、200mm/s），開展多組對(duì)照實(shí)驗(yàn)。

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光學(xué)輪廓儀對(duì)彈性印章材料的表征

光學(xué)輪廓儀觀測(cè)光刻膠制成的彈性印章模板形貌

光學(xué)輪廓儀觀測(cè)顯示，光刻膠制成的彈性印章模板形貌主要有半橢球形（多數(shù)正常顯影）、截頭圓錐形（蝕刻至硅片基底）等，掩模圖案設(shè)計(jì)寬度越大，顯影效果越好。AFM測(cè)量與DMT 模型擬合表明，彈性模量在 130μm 寬度處最大，在 335K（62℃）和 415K（142℃）時(shí)達(dá)峰值。PDMS 材料的化學(xué)和熱穩(wěn)定性、良好光學(xué)透明性、低模量等特性，使其成為彈性印章的理想材料，適當(dāng)?shù)墓袒瘲l件可保證印章既具有良好彈性變形能力，又能提供穩(wěn)定黏附力，減少轉(zhuǎn)印過程中芯片脫落與損傷。

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轉(zhuǎn)印工藝參數(shù)的優(yōu)化分析

顯影工藝參數(shù)對(duì)彈性印章性能影響顯著：相同顯影時(shí)間下，顯影深度隨掩模圖案設(shè)計(jì)寬度增加而增加；相同掩模寬度下，顯影深度隨顯影時(shí)間增加而增加。顯影過程中垂直方向速率（約為水平方向的1.37 倍）快于水平方向，重力和曝光時(shí)的固化作用是主要原因。巨量轉(zhuǎn)印中，剝離速率是控制粘附力的關(guān)鍵：快速剝離利于拾取，慢速利于釋放，施加剪切力可提高成功率。

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彈性印章微觀結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)印效果的關(guān)聯(lián)

光學(xué)輪廓儀下彈性印章表面微柱的三維圖

光學(xué)輪廓儀三維成像分析顯示，微柱高寬比是影響轉(zhuǎn)印效果的關(guān)鍵參數(shù)：高寬比過高易導(dǎo)致轉(zhuǎn)印過程中微柱塌陷，過低則無法承受轉(zhuǎn)印壓力。微柱尺寸精度對(duì)轉(zhuǎn)印一致性影響顯著：所制造的彈性印章微柱頂面和底面寬度誤差可控制在5% 以內(nèi)，高度標(biāo)準(zhǔn)偏差較小，且微柱寬度與掩模圖案設(shè)計(jì)寬度的平均偏差相對(duì)穩(wěn)定，基本與尺寸無關(guān)。

綜上研究，光學(xué)輪廓儀對(duì)光刻膠制成的彈性印章模板形貌進(jìn)行了探索，半橢球形占大多數(shù)，截頭圓錐形是由于光刻膠被蝕刻完碰到硅片基底時(shí)而產(chǎn)生的。除這兩種形貌外，其他形貌均被視為失敗。得出結(jié)論：掩模圖案設(shè)計(jì)寬度越大，顯影的效果越好。在光學(xué)和半導(dǎo)體制造過程中，表面紋理和三維輪廓測(cè)量非常重要，就表面結(jié)構(gòu)和粗糙度而言，微觀幾何形狀對(duì)器件的功能和耐用性具有重要影響。光子灣科技光學(xué)輪廓儀技術(shù)將助力Micro-LED 等新興顯示技術(shù)優(yōu)化與產(chǎn)業(yè)化，推動(dòng)半導(dǎo)體顯示行業(yè)的技術(shù)革新。

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光子灣3D光學(xué)輪廓儀

光子灣3D光學(xué)輪廓儀是一款用于對(duì)各種精密器件及材料表面，可應(yīng)對(duì)多樣化測(cè)量場(chǎng)景，能夠快速高效完成亞微米級(jí)形貌和表面粗糙度的精準(zhǔn)測(cè)量任務(wù)，提供值得信賴的高質(zhì)量數(shù)據(jù)。

超寬視野范圍，高精細(xì)彩色圖像觀察

提供粗糙度、幾何輪廓、結(jié)構(gòu)、頻率、功能等五大分析技術(shù)

采用針孔共聚焦光學(xué)系統(tǒng)，高穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

提供調(diào)整位置、糾正、濾波、提取四大模塊的數(shù)據(jù)處理功能

光子灣光學(xué)輪廓儀以原位觀察與三維成像能力，為Micro-LED巨量轉(zhuǎn)印技術(shù)中彈性印章的關(guān)鍵制程參數(shù)研究提供表征技術(shù)支撐，助力從表面粗糙度與性能分析的精準(zhǔn)把控，成為推動(dòng)新能源領(lǐng)域技術(shù)升級(jí)的重要光學(xué)測(cè)量工具。