TW200838794A - Method of forming 3D high aspect ratio micro structures - Google Patents
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Description
200838794 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於-種三維高深寬比之微結構之形成方 法。 【先前技術】 UGA(光刻電鑄模造）為德文（Lith〇graphie ―隱叫尉随叫）之縮寫。UGA t程使用光 罩以及具有局度直線性但需要同步輕射之χ &，以製造 具有超南深寬比(譬如5〇 : 1或更大)之圖案之微結構， 此微結構可以是一最線產。十θ / 取、、、產。口或是經由電鑄用來製作 熱壓製程之一模具。 ^ F進灯 :技術的改進與應用，可以參見本案發明人的以 =9=:⑷中華民國發明專利申請案號 %日為綱5年6月7日，發明名稱為「利 用月面曝先之UGA模具之fJ拌古、土 . ^ κ 明直刹由&娈α 犋/、之衣运方法」，及（b)中華民國發 月專利申兩案！虎〇95118709,申請日為·6年5月％ 日，發明名稱為「中空微針結構之製造方法」。 依據上述申請案⑷的製造方法所製作出之模且，係 :二於：膜之優點。依據申請案(b)的製造方法，係可 以衣作出實心或是中空狀 Λ 夕稼化的谜針陣列（Micro 'rray)，其可以應用在生物測試或檢驗中。 技推：!=兩個申請案，本案發明人開創出利用· 此方τ法二作二維高深寬比之微結構之形成方法，利用 &出來的微結構，可以應用於光子晶體、繞 射-件、以及聲波、電磁波、光波之整波、吸收及反射 6 200838794 元件等 【發明内容】 :發明之一個目的係提供一種三維高深寬比之微結 ::形成方法’俾使依據此方法形成的微結構具有高深 二亚能同時產生高度不同的微結構。這類的微結構 :用於光子晶體、繞射元件、以及聲波、電磁波、 光波之整波、吸收及反射元件等。 述目的，本發明提供一種三維高深 =形成方法，其包含以下步驟：⑷配置一光罩於一 =二=具有複數個貫通開°，該等貫通開口具 :材二 ::寸’藉以透過該等貫通開口露出該 二材’⑻於該光罩與該基材上形成—負光阻層，·⑷以一 光源透過該基材及該光罩 ^卞〜你令貝逍開口昭 層，以形成複數個感光部分及一未…〔、射°亥負先阻 該未感光部分，以留下該等感光 柱，各該錐狀柱具有與該基材接觸之—底：：：：= 部反側之-頂部，該頂 ^及位於该底
底部面積，且該等錐狀柱可以具;1:積:種T 為讓本發明之上述内容能更::易了不同的高度。 較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明’如下下文特舉- 【實施方式】 本發明係根據紫外光來昭 之略微收斂的特性 ：：⑯層’依據紫外光 、先層形成錐狀柱，藉以依據 7
200838794 罩之貫通開口的大小來控制錐狀柱的尺寸。 圖1至5顯示依據本發明較 成…各個步驟的示意圖。如圖…：：：；之形 之二維咼深寬比之微結構 丁 發明 , 之形成方法包含以下步驟。 _ 於-基材1G上形成-光阻擔層20,如圖！所 不。基材!〇可以是由石英、玻璃、高分子㈣ ： 煙類聚合物（COC)或矽所制少r 衣狀烯 金屬材一成。光阻撞…以是由- 口 層2g刻間案以形成複數個貫通開 、貝k汗口 22具有至少兩種不同的 以透過此等貫通開口 22露出基# 10，如圖2所示二 有此等貫通開口 22之光阻撞層20係敎義為—光罩3〇Γ 值得注意的是，先置__p A , 單30亦可以事先被形成，然後直接被 配置於基材1 0上。 接者，於光罩30與基材10上形成一負光阻層40， 如圖3所不。舉例而言，可以將一負光阻材料（譬如su_ 8)方疋轉塗佈於基材i 〇 ±，然後，使負光阻材料固化以形 成負光阻層40。 然後，以一光源50透過基材10及光罩30之此等貫 通開口 22照射負光阻層4〇，以形成複數個感光部分42 及一未感光部分44。於本實施例中，光源5〇是一種紫 外光源。而於其他實施例中，光源5〇可以是雷射光、X 光或同步幅射光。且為了使微結構具有足夠的硬度，可 以供烤負光阻層4〇之感光部分42及未感光部分44以使 感光部分42硬化。 8 200838794 ，後’藉由顯影步驟，移除未感光部分44，以留下 分42而形成複數個錐狀▲46。各錐狀柱46 :一：土 # 10接觸之一底部46Α及位於底部46Α反側 一:頂部46Β，頂部46Β之—頂部面積小於底部似之 :底^面積’且此等錐狀柱46具有至少兩種不同的高 又。頂部面積可以是趨近於零’也就是錐狀 尖端。 八令
因此’藉由控制光罩30的圖案，也就是控制貫通開 口之尺寸及位4，即可控制錐狀柱的尺寸及其位置。 /圖6顯示依據本發明之微結構之形成方法所製造出 之微結構之—例之沿著水平面的剖面圖。如圖6所干， 藉由設計錐狀柱46的高度及排列方式，可以msi 在進入微結構之後，變成輸出錢S2 & S3。因=利 用此方法所製作出來的微結構，可以應用於光子晶體、 繞射元件、以及聲波、電磁波、光波之整波、吸：及反 射70 :等。值得注意的是，錐狀柱的底部截面形狀係取 决於貝通開口 22之形狀，故不受限於圓形，亦可是矩形、 正方形、三角形或多角形等。 圖6是屬於同平面（in_plane)的應用方式，其中入射 波（或輸入信號）跟輸出波（或輸出信號）是在同一個平面 上。值得注意的是，本發明之微結構亦可 (。―)的場合，如圖7所示。 用於出千面 *圖7顯示依據本發明之微結構之形成方法所製造出 之微結構之另一例之立體示意圖。如圖7所示，入射波（或 輸入信號）si跟輸出波（或輸出信號）S2不在同一個平面 9 200838794 上0 圖8顯示依據本發明之微結構之形成方法所製造出 之微結構之又另一例之立體顯微照片。於此圖中，可以 看出曝光後之錐狀柱具有不同的高度。 圖9至11顯示依據本發明之微結構之形成方法所製 造出之微結構之數個其他例子之電子顯微照片。於這2 照片中，可以證明本發明之構想可以付諸實現。圖9 一個微結構單元可以再被排列成一個陣列，如圖丨〇所 示。從圖11可以看出，本發明之這些錐狀柱中的最高錐 狀柱的高度可以達到最低錐狀柱的五倍左右。 圖12顯示依據本發明之微結構之形成方法所製造出 之微結構之又另一例子之局部立體顯微照片。圖13顯示
圖12之局部放大照片。於圖12中，上半部分之顏色Z 深的錐狀柱是較高的錐狀柱，而下半部分之顏色較淺二 錐狀柱是較低的錐狀柱。於圖13中，可以清楚看出錐狀 柱的結構。 因此，藉由將構想付諸實現，可以證明本發明之 結構的開創性的製造方法確實可以製造出三維高深寬= 之微結構。而本發明的特色在於僅需要藉由一 步驟’即可形成具有三維不同高度之高深寬比結構。 在較佳實施例之詳細說明中所提出之具體實 用以方便說明本發明之技術内容，而非將本^狹“ 限制於上述實施例，在不超出本發明之精神及以下 專利範圍之情況，所做之種種變化實明 之範圍。 白屬於本發明 10 200838794 【圖式簡單說明】 圖1至5顯不依據本發明較佳實施例之微結構 成方法的各個步驟的示意圖。 構之形 =6顯示依據本發明之微結構之形成方法所製造出 …構之一例之沿著水平面的剖面圖。 之微:構7:另讀據本發明之微結構之形 蚊、、口構之另一例之立體示意圖。 之微:構8:::據广發明之微結構之形成方法所製造出 、、"構之又另一例之立體顯微照片。 圖9至11顯示依據本發明之微結構之 造出之微結構之數個其他例子之電子顯微照/片。法所製 圖12顯示依據本發明之微結構之 之微結構之又另一例子之局部立體顯微照片。〉所製造出 圖13顯示圖12之局部放大照片。 S2 :信號 10 :基材 22 :貫通開〇 4 〇 :負光p且層 44 :未感光部分 46A :底部 50 :光源 【主要元件符號說明】 鲁 S1 :信號 、 S3 :信號 20 :光阻擋層 3〇 :光罩 42 :感光部分 46 :錐狀柱 46B :頂部 11
Claims (1)
- 200838794 十、申請專利範圍： 1. 一種三維高深寬比之微結構之形成方法， 下步驟： 匕各以 ⑷配置-光罩於—基材上，該光罩具有複數個貫通 开’口，該等貫通開口具有至少兩種不同的尺寸 過該等貫通開口露出該基材； 9 (b)於該光.罩與該基材上形成一負光阻層；士（c)以一光源透過該基材及該光罩之該等貫通開口照 射该負光阻層’以形成複數個感光部分及—未感光部分； (d)移除該未感光部分’以留下該等感光部分而形成 後固錐狀柱，各該錐狀柱具有與該基材接 底部反侧之-頂部，該頂部之-頂部面積:: 古 底部面積，且該等錐狀柱具有至少兩種不同 的回度0 結構2之:::法專1項所述之三維高深寬比之微 ' 八中该步驟（a)包含以下步驟： (al)於該基材上形成—光阻擋層；及 ㈣對該光阻擋層刻以圖案以形成該等貫通開口。 結槿夕如申 '專利耗圍第2項所述之三維高深寬比之微 :。$成方法，其中該光阻擋層係由-金屬材料所形 結槿！請專利範圍第2項所述之三維高深寬比之微 、。形成=法’其中該光阻擋層係由鉻所形成。 如申味專利範圍第1項所述之三維高深寬比之微 12 200838794 結構一方法，其中該步驟(b)包含以下步驟： ；負光阻材料旋轉塗佈於該基材上； (b2)使該負光阻材料固化以形成該負光阻層。 姓槿6之：：請專利範圍第5項所述之三維高深寬比之微 》成方法，其中該負光阻材料係為SU-8。7.如申請專利範圍第i項所述之三維高深寬比之微 、、'。構之形成方法，其中該基材係、由石英、玻璃、高分子 材料、環狀烯烴類聚合物（COC)或矽所製成。 ^ 8·如申請專利範圍第1項所述之三維高深寬比之微 結構之形成方法，其中該光源係為一紫外光源、雷射光、 X光或同步幅射光。 9.如申請專利範圍第1項所述之三維高深寬比之微 結構之形成方法，其中該步驟（c)更包含： 烘烤該負光阻層之該等感光部分及該未感光部分。 10 ·如申請專利範圍第1項所述之三維高深寬比之 微結構之形成方法，其中該步驟(d)係藉由顯影而達成。13
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