CN1978309A - 微结构的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种微结构的制造方法包括下列步骤：提供一基板；于该基板上形成一光致抗蚀剂层；于该光致抗蚀剂层之上提供一第一光掩模，该第一光掩模具有至少一不透光区与至少一第一透镜；提供一光源透过该第一光掩模而照射该光致抗蚀剂层；去除部分该光致抗蚀剂层，使该光致抗蚀剂层形成至少一凹部，且该凹部具有一侧壁、一深度与一宽度，其中该侧壁的倾斜角度不小于5度，且该深度与该宽度的比值不小于2。

Description

微结构的制造方法

技术领域

本发明涉及一种微结构的制造方法，尤其涉及一种具有高深宽比的微结构的制造方法。

背景技术

倾斜侧壁结构在微机电系统(Micro Electromechanical System，MEMS)中为常见的一种结构体，其可用来作为接触窗插塞、介层窗插塞或应用于精微成型模具。现有的倾斜侧壁结构的制造方法一般以机械加工，例如刨削、研磨、激光加工或放电加工等方式来完成。

请参照图1A至图1C所示，其显示一种现有微机电系统中倾斜侧壁结构的制造流程的示意图。如图1A所示，首先提供一具有一表面101的工件(workpiece)10，并选定一具有一倾斜面111的工具11；接着如图1B所示，利用该工具11对该工件10的该表面101例如利用切削、研磨、刨削等加工方式进行加工；最后如图1C，待加工完成后，即于该工件10上形成一具有倾斜侧壁的凹部C1。

然而，上述加工方法受限于工具本身的尺寸与精密度，不易于微机电系统中形成高精密度、高分辨率及低表面粗糙度的倾斜侧壁结构，其技术门坎与成本相当高。因此，提供在微机电系统中能够制作出高精密度、高分辨率及低表面粗糙度的微结构的制造方法，能够批量生产以降低成本，实属当前重要课题之一。

发明内容

有鉴于上述课题，本发明的目的为提供一种具有高精密度、高分辨率及低表面粗糙度的微结构的制造方法，能够批量生产以减少制造工时并降低成本。

为达到上述目的，依据本发明的一种微结构的制造方法包括下列步骤：首先提供一基板；接着于该基板上形成一光致抗蚀剂层；接着于该光致抗蚀剂层之上提供一第一光掩模，该第一光掩模具有至少一不透光区与至少一第一透镜；接着提供一光源透过该第一光掩模而照射该光致抗蚀剂层；最后去除部分该光致抗蚀剂层，使该光致抗蚀剂层形成至少一凹部，且该凹部具有一侧壁、一深度与一宽度，其中该侧壁的倾斜角度不小于5度，且该深度与该宽度的比值不小于2。

为达到上述目的，依据本发明的另一种微结构的制造方法包括下列步骤：首先提供一具有一表面的透光基板，该表面具有至少一不透光区与至少一第一透镜；接着于该透光基板的该表面上形成一光致抗蚀剂层；接着提供一光源透过该透光基板而照射该光致抗蚀剂层；最后去除部分该光致抗蚀剂层，使该光致抗蚀剂层形成至少一凹部，且该凹部具有一侧壁、一深度与一宽度，其中该侧壁的倾斜角度不小于5度，且该深度与该宽度的比值不小于2。

承上所述，因依据本发明的一种微结构的制造方法于该基板上设置该光致抗蚀剂层，再利用半导体工艺(例如光刻工艺)形成微结构，因此其分辨率、精密度及表面粗糙度皆比现有的利用机械加工方式更好，且依据半导体工艺的优势，使得微结构能够批量生产，以减少制造工时并降低成本。

附图说明

图1A至1C为一种现有微机电系统中倾斜侧壁结构的制造流程的示意图；

图2A至2E为依据本发明第一优选实施例的一种微结构的制造方法的流程示意图；

图3A至3B为依据本发明另一优选实施例的一种微结构的制造方法的流程示意图；

图4A至4G为依据本发明第二优选实施例的一种微结构的制造方法的流程示意图；

图5A至5D为依据本发明第三优选实施例的一种微结构的制造方法的流程示意图；以及

图6A至6F为依据本发明第四优选实施例的一种微结构的制造方法的流程示意图。

主要元件符号说明

10工件

101表面

11工具

111倾斜面

2、3、4、5、6微结构

21、3 1、41、51、61基板

211、3 11、411、511、611表面

22、32、42、52、62光致抗蚀剂层

221、321、421、521、621凹部

23、33、43第一光掩模

231、331、431、451、512、612、641不透光区

232、332、432、513、613第一透镜

24、34、44、53、63光源

45第二光掩模

64光掩模

452、642第二透镜

θ1倾斜角度

D1深度

W1宽度

C1凹部

具体实施方式

以下将参照相关附图，说明依据本发明优选实施例的一种微结构的制造方法。

请参阅图2A至2E所示，是本发明第一优选实施例的一种微结构的制造方法。该微结构的制造方法包括以下步骤：如图2A所示，首先提供一基板21，其具有一表面211。本实施例中，该基板21可为一透光基板、一半透光基板或一不透光基板。

接着，如图2B所示，于该基板21的该表面211上形成一光致抗蚀剂层22。本实施例中，该光致抗蚀剂层22的材料为一正型感光材料，且该光致抗蚀剂层22的厚度不小于0.03mm。应注意的是，该光致抗蚀剂层22的材料并不限定为正型感光材料，其也可为一负型感光材料、一单层感光材料或一多层感光材料，该光致抗蚀剂层22的材料选用可视实际需要而选用适合的感光材料与层数。

接着，如图2C所示，于该光致抗蚀剂层22之上提供一第一光掩模23，该第一光掩模23具有一不透光区231与一第一透镜232，并且两者交错排列设置于该第一光掩模23的一表面。在本实施例中，该第一透镜232为一聚焦透镜。

接着，再如图2D所示，提供一光源24透过该第一光掩模23而照射该光致抗蚀剂层22。

最后，如图2E所示，去除部分该光致抗蚀剂层22，使该光致抗蚀剂层22形成一凹部221，该凹部221具有一侧壁222、一深度D1与一宽度W1，且该侧壁222的一倾斜角度θ1不小于5度，该深度D1与该宽度W1的比值不小于2。

该凹部221经由一光刻工艺而形成，由于该光致抗蚀剂层22为正型感光材料，因此受该光源24所照射的部分在经由该光刻工艺之后则形成该凹部221，由于光刻工艺为一般半导体工艺常用技术，去除部分光致抗蚀剂层22可以显影的方式进行，也为一般半导体工艺常用技术，故在此不多加赘述。

在本实施例中，该凹部221的该深度D1不小于0.03mm，在此由于该凹部221的该深度D1与该光致抗蚀剂层22的厚度相同，其为0.03mm，而在该深度D1与该宽度W1的比值不小于2的定义下，该凹部221的该宽度W1不大于0.015mm，以及该凹部221的特征尺寸不大于0.5mm，且其加工精度不大于0.01mm。

该凹部221的该倾斜角度θ1藉由该光源24透过该第一透镜232照射该光致抗蚀剂层22时产生的一聚焦(focusing)现象而形成。本实施例的该第一透镜232为聚焦透镜，因此光源24的光线通过该第一透镜232后产生聚焦的效果(如图2D所示)，即可以控制去除部分该光致抗蚀剂层22时的该侧壁222的倾斜角度θ1，以形成该凹部221。

藉由上述的制造方法，即可产生一微结构2(如图2E所示)，其可应用于一微机电系统，该微结构2包括一基板21以及一光致抗蚀剂层22。其中，该基板21具有该表面211，该光致抗蚀剂层22设置于该基板21的该表面211上，光致抗蚀剂层22具有该凹部221，且该凹部221具有该侧壁222、该深度D1与该宽度W1。此外，该凹部221的该侧壁222的倾斜角度θ1可为对称式或为非对称式，即该凹部221的该侧壁222的倾斜角度θ1可依实际需求而改变。

上述实施方式中，第一光掩模23具有一不透光区231与一第一透镜232，但不应以此为限，也可以用一般光刻工艺中所应用的光掩模(图中未显示)再加上一光线调变装置(图中未显示)而达到与第一光掩模23具有相同的功效的目的，其中光线调变装置可以是一透镜或是一液体透镜，而透镜也可以为一聚焦透镜或是一散焦透镜都可以实施，如此，光线经过该光掩模后可以定义曝光位置，同时再藉由光线调变装置便可以改变光线聚焦或是散焦的现象，达到相同的功效。

请参阅图3A至3B所示，为本发明在另一优选实施例的微结构的制造方法，其中，该第一光掩模33的该第一透镜332可为一散焦透镜，因此光源34的光线通过该第一透镜332后产生散焦的效果(如图3A所示)，即可控制去除部分该光致抗蚀剂层32时的该侧壁322的倾斜角度θ1，以形成该凹部321，即可产生一微结构3(如图3B所示)。

请参阅图4A至4G所示，为本发明第二优选实施例的一种微结构的制造方法。该微结构的制造方法包括以下步骤：其中，图4A至4D的步骤如同前述图2A至2D的步骤，故在此不加以赘述。

如图4E所示，本实施例与第一实施例不同之处在于，执行图4D所示的步骤后，于光致抗蚀剂层42之上提供一第二光掩模45，该第二光掩模45具有一不透光区451与一第二透镜452，并且两者交错排列设置于该第二光掩模45的一表面。在此实施例中，该第二透镜452为一散焦透镜。

接着，再如图4F所示，提供该光源44透过该第二光掩模45而照射该光致抗蚀剂层42。

最后，如图4G所示，去除部分该光致抗蚀剂层42，使该光致抗蚀剂层42形成一凹部421，以形成一微结构4，在本实施例中，该凹部421经由两次曝光后而形成，由于该光致抗蚀剂层42为正型感光材料，因此受该光源44所照射的部分在经由该光刻工艺之后则形成该凹部421，即可产生一微结构4。

本发明第三优选实施例的一种微结构的制造方法包括以下步骤：请参照图5A所示，首先提供一基板51，该基板具有一表面511，并且该表面511具有一不透光区512与一第一透镜513。在本实施例中，该基板51可为透光基板或半透光基板，该第一透镜513为一聚焦透镜。

如图5B所示，接着于该基板51的该表面511上形成一光致抗蚀剂层52。本实施例中，该光致抗蚀剂层52的材料为正型感光材料，且该光致抗蚀剂层52的厚度不小于0.03mm。

接着，再如图5C所示，提供一光源53透过该基板51而照射该光致抗蚀剂层52。

最后，如图5D所示，去除部分该光致抗蚀剂层52，使该光致抗蚀剂层52形成至少一凹部521，以形成一微结构5。此外，该凹部521具有一侧壁522、一深度D1与一宽度W1，且该侧壁522的一倾斜角度θ1不小于5度，该深度D1与该宽度W1的比值不小于2。本实施例中，该凹部521经由一光刻工艺而形成，由于该光致抗蚀剂层52为正型感光材料，因此受该光源53所照射的部分在经由该光刻工艺之后则形成该凹部521。

该凹部521的该深度D1不小于0.03mm，在本实施例中，该凹部521的该深度D1与该光致抗蚀剂层52的厚度相同为0.03mm，而在该深度D1与该宽度W1的比值不小于2的定义下，该凹部521的该宽度W1不大于0.015mm。本实施例中，该凹部521的特征尺寸不大于0.5mm，且其加工精度不大于0.01mm。

该凹部521的该倾斜角度θ1藉由该光源53透过该第一透镜513照射该光致抗蚀剂层52时产生的一聚焦现象而形成。本实施例的该第一透镜513为聚焦透镜，因此光源53的光线通过该第一透镜513后产生聚焦的效果(如图5C所示)，即可控制去除部分该光致抗蚀剂层52时的该侧壁522的倾斜角度θ1，以形成该凹部521。当然，在一实施例中，该第一透镜513也可为一散焦透镜。

请参阅图6A至6F所示，为本发明第四优选实施例的一种微结构的制造方法。该微结构的制造方法包括以下步骤：其中，图6A至6C的步骤如同前述图5A至5C的步骤，故在此不加以赘述。

如图6D所示，本实施例与前述的第三实施例不同之处在于，执行图6C所示的步骤后，于光致抗蚀剂层62之上提供一光掩模64，该光掩模64具有一不透光区641与一第二透镜642，并且两者交错排列设置于该光掩模64的一表面。在此实施例中，该第二透镜642为一聚焦透镜。

接着，再如图6E所示，提供该光源63透过该光掩模64而照射该光致抗蚀剂层62。

最后，如图6F所示，去除部分该光致抗蚀剂层62，使该光致抗蚀剂层62形成一凹部621，以形成一微结构6，在本实施例中，该凹部621经由两次曝光后而形成，由于该光致抗蚀剂层62为正型感光材料，因此受该光源63所照射的部分在经由该光刻工艺之后则形成该凹部621，即可产生一微结构6。

综上所述，因依据本发明的一种微结构的制造方法于该基板上设置该光致抗蚀剂层，再利用半导体工艺(例如光刻工艺)形成微结构，因此其分辨率、精密度及表面粗糙度都比现有利用机械加工方式更好，且依据半导体工艺的优势，使得微结构能够批量生产，以减少制造工时并降低成本。

以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于权利要求中。

Claims (16)

1.一种微结构的制造方法，其步骤包括：

提供一基板；

于该基板上形成一光致抗蚀剂层；

于该光致抗蚀剂层之上提供一第一光掩模，该第一光掩模包括至少一不透光区与至少一第一透镜；

提供一光源透过该第一光掩模而照射该光致抗蚀剂层；以及

去除部分该光致抗蚀剂层，使该光致抗蚀剂层形成至少一凹部。

2.如权利要求1所述的微结构的制造方法，其中该第一透镜为一聚焦透镜或是一散焦透镜。

3.如权利要求1所述的微结构的制造方法，其中该凹部具有一侧壁、一深度与一宽度，该侧壁的倾斜角度不小于5度，且该深度与该宽度的比值不小于2。

4.如权利要求1所述的微结构的制造方法，其中在去除部分该光致抗蚀剂层之前，还包括下列步骤：

于该光致抗蚀剂层之上提供一第二光掩模，该第二光掩模包含至少一不透光区与至少一第二透镜，其中该第二透镜为一聚焦透镜或一散焦透镜；以及

提供该光源透过该第二光掩模而照射该光致抗蚀剂层。

5.如权利要求3所述的微结构的制造方法，其中该凹部的特征尺寸不大于0.5mm，其加工精度不大于0.01mm，该深度不小于0.03mm。

6.如权利要求1所述的微结构的制造方法，其中所形成的该光致抗蚀剂层的厚度不小于0.03mm。

7.如权利要求1所述的微结构的制造方法，其中该凹部经由一光刻工艺而形成，去除部分该光致抗蚀剂层以显影的方式进行。

8.一种微结构的制造方法，其步骤包括：

提供一基板，该基板具有一表面，该表面包括至少一不透光区与至少一第一透镜；

于该基板的该表面上形成一光致抗蚀剂层；

提供一光源透过该基板而照射该光致抗蚀剂层；以及

去除部分该光致抗蚀剂层，使该光致抗蚀剂层形成至少一凹部。

9.如权利要求8所述的微结构的制造方法，其中该第一透镜为一聚焦透镜或一散焦透镜。

10.如权利要求8所述的微结构的制造方法，其中该凹部具有一侧壁、一深度与一宽度，该侧壁的倾斜角度不小于5度，且该深度与该宽度的比值不小于2。

11.如权利要求8所述的微结构的制造方法，其中在去除部分该光致抗蚀剂层之前，还包括下列步骤：

于该光致抗蚀剂层之上提供一光掩模，该光掩模包含至少一不透光区与至少一第二透镜，其中该第二透镜为一聚焦透镜或一散焦透镜；以及

提供该光源透过该光掩模而照射该光致抗蚀剂层。

12.如权利要求10所述的微结构的制造方法，其中该凹部的特征尺寸不大于0.5mm，其加工精度不大于0.01mm，该深度不小于0.03mm。

13.如权利要求8所述的微结构的制造方法，其中所形成的该光致抗蚀剂层的厚度不小于0.03mm。

14.如权利要求8所述的微结构的制造方法，其中该凹部经由一光刻工艺而形成，去除部分该光致抗蚀剂层以显影的方式进行。

15.一种微结构的制造方法，其步骤包括：

提供一基板；

于该基板上形成一光致抗蚀剂层；

于该光致抗蚀剂层之上提供一第一光掩模；

于该光致抗蚀剂层之上提供一光线调变装置；

提供一光源透过该第一光掩模与该光线调变装置而照射该光致抗蚀剂层；以及

去除部分该光致抗蚀剂层，使该光致抗蚀剂层形成至少一凹部。

16.如权利要求15所述的微结构的制造方法，其中该光线调变装置为一透镜或是一液体透镜，该透镜为一聚焦透镜或是一散焦透镜。

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