TW201040667A - Method for fabricating 3D microstructure - Google Patents

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Description

201040667 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 【先前技術】 藉由折射與繞射效應，3D微結構可以巧妙地 為，以達成分光、聚光、發散、偏光與均勻 ’，、仃 Ο
構已普遍應糊淡_、Μ、光===== 光光柵，在光電產業技術中粉演極關鍵的角色。 *知又刀 傳統的3D光學微結構多以精密機械加工生產模具，再配合模造 S芯二Γ!、然而此種製作方法僅適合製作幾何形狀簡單 mi代之絲祕所欲_之更高的絲表現，如結 =射與繞概果之齡制㈣，_機_ 作出更精密且大面積的3D微結構。 孜似…、/去勝錄 ㈣Γ此’以光學郷脚寧㈣技術製造犯微結構已是目前發展 的趨勢，主要方法包括： ⑴雷射與粒子束直寫(direct write)技術，其係利用雷射、電子束 2子束直寫配合灰階曝光劑量產生3D微結構，此方法簡單，但須 化費極長的時間，且加工品質不甚理想。 ,(2)灰階光罩技術，其係透過—灰階光罩產生灰料光效果，且 顯影以產生3D微結構，此綠之光阻製賴單，但灰階光罩的模擬 與製造均極為複雜，因此光罩價格極高。 (3)掃描式曝光技術，其係藉由調變光罩與光阻間的相對運動達 到灰階曝光效果，並顯影以產生3D微結構；在掃描曝光過程中，光 罩與光阻之間必财-適當關距以進行相對運動，若此間距太大， 則繞射誤差增加，雜加工精度，若間距太小，縣阻與光罩可能接 3 201040667 觸摩擦，不但破壞微結構的完整性，亦會影響掃描曝光的進行。 • 習知曾赌錄的x光作献《行翻曝光，简少繞射誤 差，然而X光之光源資源有限，且曝光之真空腔體不易大幅择大，因 . 此不利於大面積的光學元件應用；習知亦曾以紫外光(υν)ϋ ’ 描曝光，藉由大幅縮小光罩與光阻之間職減小曝光繞射誤差 該間距大幅縮小時，光阻塗佈之均勻度與機械精密度必須嚴格: 使得帶動細進行掃描之移動平台的成本需大幅增加，而 寸光學微結構的製造。 ^ 當光罩及光阻之間存在-間距且此間距不存在任何液體 〇 時’請參閱圖1所示為使用簡單之清光源進行曝光顯影後之光阻微 結構SEM *意圖’由SEM示意圖可清楚看出光阻微結構1〇的表 勻度不完整，且光刻品質不佳’進而影響後續三維高分子精密微結構 的製作。 '° 【發明内容】 為了解決上述問題，本發明目的之一係提出一種立體光阻微結構 的製作方法，其係施加-媒合液體於光罩及光阻之間，且於進行掃^ 的過程中同時進行浸潤曝光’以便媒合液體匹配光罩與光阻間: 折射係數以提升掃描光觸度；糾，媒錢麵可作為光罩及光阻 相對運動之潤滑劑與緩衝層，有册掃描曝光的進行，同時可適备放 寬光罩及光阻之間距，使得掃描之移動平自的精度可放寬以降低^動 平台的成本。 本發明目的之-係提出-種立體光阻微結構的製作方法，藉由一 =合液體的施加而可使用簡單之υν光源進行曝光步驟，無須^用昂 貝之短波光源’具有低成本之優點。 本發明目的之-係提出-種立體光阻微結構的製作方法，有別於 雷射或粒子束直寫的曠日廢時，而可在短時_製作高精密度且大面 積的立體微結構。 4 201040667 J朗上述目的’本發明—實施例之立體光阻微結構的製作方 法L3提供纽試片；施加一媒合液體於光阻試月上；設置— 言且媒合液體介於光罩及光阻試片之間；控制光阻 ° '之—進行一水平掃描運動，且於水平掃描運動時 對光阻試片進行-曝光步驟，以達成灰階曝 =夺 液體，且對光阻試片進行-顯影步驟。 媒。 【實施方式】 Ο Ο 沒ϋ至=^不為本發明一實施例立體光阻微結構的製作方法 意圖’立體光阻微結構的製作方法包含：提供—光阻試片20， 祐=，光阻試片20包含一基板201及一光阻層202，在本實 歹，糸以旋轉塗佈方式將光阻層202均勻設置於基板201上 於於-移動平台22上；其中，光阻層 正型感光光阻或負型感光光阻，且# 马各式 塗佈於基板2〇1上。裇且先阻層2〇2的厚度可依據需求均句 ，著’如圖2b所示’施加—媒合液體24於光阻層2〇2上 =2c所示’控制移動平台22上升逐漸接近―狀之光罩％，使光 轉合㈣24受麵親㈣勻擴展於 時二平掃描運動，同 動的掃描速度、行程與次數層 水平掃描運 控制光阻層202的曝光劑量。於一實施 、亚’效果，進以 速度為0.5mm/S，且來回掃描數次至預定的曝&劑量。台22之掃描 尤車26或者固定光罩26而蒋翻^Ka 站片20 ’或其組合；又水平掃描運動可為單軸方向 轴(x，㈣方向依次運動或多_時運動。掃描時亦可以等速=速ς 201040667 Τ以產生更多樣的灰階曝光效果m於其他實施例中，光 =及ϊΐί片之基板除了為平面結構之外，亦可為-曲面結構，以製 作不同輪廓之立體光阻微結構。 其中’、曝光〃步驟係·紫外柳狀源28作鱗光光源
，且UV 光源28的波長範圍係依據光阻層的特性，於本實施例中，為使用25〇 腿至5〇〇皿之間的UV光源28，且υν光源28可 燈雷 射，^二極體(LED)產生。需特別說明的是，最好在開啟Μ光源 28後，等待UV絲28穩定時，再鶴料22且設定適當的掃 Ο Ο ^速度與缝’錢行掃描且同時進行曝絲轉，崎棚間光阻 試片20係位於光罩26之遮罩區(圖中未示）。 最後，於曝光步驟完成之後，關閉w光源28，控制移動平台 22下降以離航罩26 ’取出光陶^ 2()，除去媒合液體％並對光阻 一顯影步驟’如圖2e所示’進而得到一三維之光阻微結 Ϊ瞭 係以純水去除光阻制2G表面之媒合液體24， 二翻縮吹乾光阻試片20;接著將光阻試片2G置於顯影液中適 度獅，約經過約5分鐘便可得到一三維之光阻微結構3〇。 上述實施财，光罩的材質可為玻璃'石英或軟性高分子， 並可具有圖雜透摘轉。媒合雜之折㈣ ，光阻層的折射係數之間，抑或接近光罩或光阻層= ;折射係數係介於丨.3至U之間；另—選 α液體需具有適當的歸係數與表面張力，關掃描曝光時 光阻層之_媒合顏可轉穩定且連續的雜；又媒合液體 良好的化學敎性，以戦與光阻層產生化學反應而影響光阻微、ς ，再者，媒合液體需易於清洗去除，以利後續的光阻顯影步ς構 i-實蘭t ’係制甘油(glyveiOl)作觸合紐，當光 420mn時，甘油的折射係數係為1 47，接近玻璃光罩的折射係數4、 =阻的折射係數(1.5)，其中甘油可先進行真鎌氣，再施加於光阻 试片上，以避免殘存之氣泡影響曝光步驟。 201040667 圖3所示為本發明—實施例之施加甘油作為媒合液體層進行曝光 顯影後之立縣阻微結構随示意圖，在與傳賴i所示之刪圖 3 =之實驗參數（包含同—uv光源、同—型感光光阻、相同之 之雜速度與讀）下，她於傳統未施加液 • '二、定，生之光阻微結構’本發明所產生之光阻微結構3〇具有 均勻完整之外觀’可進-步藉由糾模造(LIGA)技術，亦 金屬模具，再·熱壓或射出造技術大量製造三維高分子精密微 關孫-咅m 實闕進轉轉光時之光罩銳阻層配置
關係不意圖’如圖所示，光罩26係為一圖形化透光的結構，於本實施 例中，光罩26係具有-三角形之透光結構261 ;移動平台2 ，試片2〇(包含基板2〇1及光阻層上升(即沿z轴方向°卿，以決 =光阻層202與光罩26之間的媒合液體24厚度；並於進行曝光步驟 =移動平台22帶動光阻試片2〇心轴方向進行來啸插移動步 而侍到如圖3之光阻層202所示之光阻微結構3〇。 在本發财，媒合液體可作為光罩及光阻相對運動之潤滑劑與緩 -層’而有餅掃描微影之進行；再者，媒合液體錢於 、阳
=之間可藉祕配光罩及細_折縣數，不但可提物描光 又，亦可適當放寬光罩及光阻的離以餅姆運動，因此移 之掃描精度的要求可放寬，使得移動平台成本大幅下降，^ 於大面積之立體微結構的加卫製程，有別於傳統雷射或粒 Z =廢時’本發明具有短時間内製作高精密度且大面積的立體妙構 之優點。另-方面’本發明僅需使用簡單之uv光源進㈣^ 無須使用昂貴之短波光源，故具有低成本之優點。 ， 以上所述之實施例僅係為說明本發明之技術思想及特點， 在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之内容並據纟二目的 以之限定本發明之專利範圍，即A凡依本個所揭示之 等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍内。 < 句 201040667 【圖式簡單說明】 圖1所示為習知使_單之uv光源作 光且顯影後之光阻微結構SEM示意圖。 先原乂進行掃 流程&卿林㈣—魏败體触赌構的製作 插曝 方法 ❹ /圖3所7F為本判—實施狀杨甘油作為媒合㈣層進 顯影後之立體光阻微結構SEM示意圖。 圖4所示為本發明_實施例進行掃描曝光時之光罩與光阻層配 關係示意圖。 1 【主要元件符號說明】 10 光阻微結構 20 光阻試片 201 基板 202 光阻層 22 移動平台 24 媒合液體 26 光罩 261 透光結構 28 UV光源 30 光阻微結構

Claims (1)

  1. 201040667 七 申請專利範圍： h 一種立體光阻微結構的製作方法，包含： 提供一光阻試片； 施加一媒合液體於該光阻試片上. 片之料概陶上，且輪崎補織該細 控制該光阻試片及該光罩至少其令之一進行— ❹ 〇 該水平掃描運動時對該光阻試片進行一曝光步驟^^運動’且於 除去該媒合賴’且對該光阻抑進行—顯影_。 2·如請求们所述之立體光阻微結構的 描運動係包含一單軸方向、雙轴方向或_多轴方^中該水平掃 3_如請求項1所述之立體光阻微結構 移動平台以供設置該光阻試片，藉平、更包括提 運動，以控制該媒合液體位於該光罩及該光阻試片進行一升降 4·如請求項1所述之立體光阻微結構的製 曰度。 體之折射係數係介於1.01至L99 ^ 古’其中該媒合液 5.如請求項1所述之立體光阻微結構的 驟係使用一紫外光光源。 法，其中該曝光步 光 6·如請求項5所述之立體光阻微結構的製作 光源之波長係介於250至500奈米（nm)之門冼，’、中該紫外 7·如請求項1所述之立體光阻微結構的製作方 為一圖形化透光的結構，且該光罩的 / ，、中該光罩係 性高分子^ ㈣麵_、石英或軟 8.如請求項i所述之立體光阻微結構的製作 片係包含一基板及一光阻層塗佈於該基板上法，其中該光阻試 9·如請求項8所述之立體光阻微結構的 係包含正型感光材料及負型感光材料。 去，其中該光阻層 201040667 10. 如請求項8所述之立體光阻微結構的製作方法，其中該媒合液 體之折射係數係介於該光罩之折射係數及該光阻層之折射係數 之間。 11. 如請求項8所述之立體光阻微結構的製作方法，其中該光罩及 該基板係為一平面結構或一曲面結構。 12. 如請求項1所述之立體光阻微結構的製作方法，其中該水平掃 描運動可以等速或變速度方式進行。
    10
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