4-1 初步預備實驗構想
先行預熱聚碳酸酯PC(Polycarbonate)材料，再使用以馬達為動力 調整轉速，進入模仁製程的滾筒前將兩個滾輪加熱至玻璃轉換溫度 (Tg)以上(本實驗加熱至 120℃~160℃)，進行熱滾壓式微奈米轉印實 驗。
4-2 實驗方法
使用實作配合田口式表格來觀察在熱滾壓式轉印的過程中，熱塑 性高分子材料轉印時的溫度與速度對於材料成形的影響進行研究分 析，首先針對以固定溫度改變不同轉速去觀察填充量，分別調整壓 力、滾輪速度、進料厚度、速度以及最主要參數溫度之預熱、加熱溫 度與冷卻方式對模穴填充成形的影響與探討，實驗流程圖如 Fig 4-1 所示。
Fig 4-1 實驗流程圖 轉印機台測試 改善
成型觀察與 缺陷探討 微結構模具
量測
成品拍照 與量測
製程改良
結果分析 進行轉印 設定轉印條件及
測試 模仁製作與包覆
轉印條件評估
是 否
4-3 影響成形關鍵因素 4-3.1 模仁製作與壽命
奈米級模仁的製作，目前大多採用電子束微影技術（E-Beam Lithography；EBL），電子束微影技術主要的優點是無需使用光罩即 可直接產生所需的圖形，而且加工解析度高，最高可達10nm 以下，
但唯一缺點是成本高且加工速度相當慢，並不是適用量產成形技術，
電 子 束 微 影 系 統 雖 然 陸 續 發 展 到 現 在 ， 可 變 形 束 圓 點 （Shaped Beam），甚至到限角度散射投影式電子束微影術（SCALPEL），已 逐漸提昇加工速度的腳步，但面對未來大面積（4吋、6吋或6吋以上）
轉印的加工成本及產能需求仍不敷所需；此外，模仁製作成本如此龐 大，但是否能釋出其相對價值的產量，仍是目前大家積極努力的目 標；以熱壓式奈米轉印來看，模仁在製程中需歷經高溫、高壓及急速 冷卻週期性的惡劣環境，其所造成的模具內應力正是潛藏著影響模仁 壽命的危機；另一個影響模仁壽命的原因是抗沾黏塗層的使用壽命，
事實上模仁與抗沾黏塗層有著密不可分的關係，除非使用特殊的模仁 或高分子材料，若一般矽基（Si-Based；Silica-Based）或金屬模具本 身幾乎皆會與高分子材料產生沾黏情形；抗沾黏塗層在製程中同樣歷 經前述的劣質環境，事實上，抗沾黏塗層會漸漸剝落甚至到最後無抗
4-3.2 平行度與均壓性
於奈米轉印製程中，升溫-轉印-降溫-脫模步驟中，轉印步驟之 動作係將模具上之微結構均勻轉印至塗佈於基板上之成形材料層 上，在此均勻之要求一為整體壓印深度均勻，亦即模具與基板間之平 行度(Parallelism)要佳；以及整體轉印力平均，亦即模仁一側與基板 側之支撐力分佈需均勻(Uniform)。平行度之要求係為避免產生當轉印 面積增大、平行度不良狀況，將導致轉印深度不一以及微結構與基板 不平行；轉印深度不一，於後段製程蝕刻會造成部分光阻層未能被清 除，導致最終成品功能失效；微結構與基板不平行將使得投影於基板 上之微結構形狀與設計不同，易導致成品功能失效，甚至於轉印面積 持續增加，平行度若不能提升，可導致部分區域模板與轉印材料層未 能接觸，無法完成轉印動作，情形更嚴重者，將導致模具與基板產生 碰觸而造成模具或基板的損壞。除模仁與基板間之平行度要求外，轉 印過程之壓印力是否平均分佈於需轉印材料的結構上亦是影響轉印 結果之重要關鍵因素，當轉印力不均勻時，將造成轉印後之特徵結構 與設計需求不同，無法達到設計需求，昔日之熱滾壓成形針對此課題 之解決方案，係將用於承載模具與基板之支撐承板厚度增加，以增加 整體之剛性，減少因轉印所產生之變形量，從而達到均勻施壓目的；
然而，當微結構尺寸到達奈米等級之轉印，其可容許之變形量亦隨之
下降，未達此要求，若以加厚支撐承板之方式增加剛性，亦非長遠解 決之道，同時也會將增加設備控制性及反應性之困難度；如何不過度 減低系統可控制性，甚至能增加系統可控制性之情形下，達到壓印力 均勻要求，是奈米轉印設備另一核心關鍵技術。
4-3.3 溫度控制
對於熱壓型奈米轉印技術（HE-NIL），高分子材料是否能夠完 整充填模仁微結構，除了前述的壓力因素外，溫度是另一個影響高分 子流動性的關鍵因素；高分子材料主要特性之一，在於對溫度之敏感 性相當高，不同溫度下之物理特性如流動性、黏彈性、收縮率等均不 相同；有鑑於此，在進行大面積的轉印時，若溫控系統無法控制高分 子材料的整體均溫性，會造成轉印範圍內的高分子材料有多處表現出 不同的物理特性，此時即使再提供一均勻壓力進行轉印，高分子材料 會因不同的流動性、黏彈性及收縮率而形成轉印結構複製重現性完整 度不一。一般奈米轉印製程中，高分子材料需加熱至玻璃轉移溫度
（Tg）以上始能進行轉印，但到底需加熱到幾度才是適當的製程溫度 呢？高分子材料的成形溫度愈高其流動性相對愈好，此時僅需的較低 的壓力即可將微結構圖案轉印，反之高分子材料的成形溫度愈低則需
因此並不是將高分子材料的成形溫度昇至愈高愈好，必須了解高分子 材料本身的特性選擇適當溫度，但最重要的是需搭配轉印壓力及轉印 時間（持壓時間），於三者之間找出一適當特定高分子材料的製程。
4-3.4 脫模機制
當壓印動作完成時，良好的脫模是確保壓印成品完整的最後一道 關卡，若脫模方法不慎，將造成已完成壓印之微結構遭變形破壞，或 高分子材料黏附於模仁上，而要確保微結構可以完整的脫模，需先追 根究底找出模仁與高分子材料相互之間影響脫模的主要因素；一般造 成模仁與高分子材料之間不易脫模的原因有（1）物理模式：模仁與 高分子材料之間，由於成形收縮或模仁與基板平行度差異過大，造成 微結構之間的機械互鎖（Interlock）行為，以及模仁微結構與高分子 材料之間形成的真空效應；（2）化學模式：模仁與高分子材料之間 化學鍵結造成的高分子沾黏行為，目前已有相當多文獻研究模仁與高 分子材料之間界面量能行為，並以真空電漿鍍膜（Plasma deposition）
或分子自組（Self-assembly）方式，在模仁表面覆蓋一層厚度僅為數 個奈米的抗沾黏（Anti-sticking）單分子層，最後經實驗後的成果也 相當顯著，倒是關於模仁與基板之間的脫模方式（包括模仁與基板的 挾持、脫模力及脫模機構等）則鮮有人提出相關的研究，但這些脫膜
機制，卻正是堅守壓印成品是否完整的最後一道關卡。