TW202408430A

TW202408430A - 高縱橫比微針及工具之製造方法

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Publication number: TW202408430A
Application number: TW112118371A
Authority: TW
Inventors: 馬克Ａ瑋伯; 馬克Ｓ邱爾堅; 大衛Ａ史地爾; 查爾斯Ｖ阮
Original assignee: 美商梅柯諾斯公司
Priority date: 2022-05-18
Filing date: 2023-05-17
Publication date: 2024-03-01
Also published as: WO2023225550A2; TW202410138A; WO2023225550A3; WO2023225540A2; WO2023225540A3

Abstract

本發明之態樣提供支援具有高縱橫比之微針或其他工具之製造之系統、方法及電腦可讀儲存媒體。一種製造此等微針或工具之方法包含在基板上沈積光阻層、接著將定製圖案施加至該光阻層。該方法包含對該光阻層執行一或多個微影操作以移除該定製圖案下方之該光阻層之一部分且自該基板形成具有對應於該定製圖案之形狀之定製形狀特徵。該方法包含對該基板執行蝕刻程序。該定製形狀特徵在該蝕刻程序期間充當遮罩以形成基板柱。該基板內之第二端處之該基板柱之尺寸大於包含該定製形狀特徵之第一端處之該基板柱之尺寸。

Description

高縱橫比微針及工具之製造方法

本發明大體上係關於用於製造醫療應用之含針或含工具裝置之系統、程序及方法。特定實施方案利用微影操作及其他製程以自矽或其他半導體基板形成具有高縱橫比之微針或其他工具之尖端。

隨著技術進步，對開發顯微裝置之研究及商業興趣持續增長。例如，近年來，通常與製造電腦或其他電子裝置之半導體裝置相關聯之材料及技術已發現有效應用於其他領域，諸如生物學及醫學。一個此應用係使用半導體材料製造之微針及奈米針之使用。微針吸引了研究者之注意，因為其有可能提供用於向患者注射流體或自患者抽血測試(例如血糖及/或胰島素水平)之注射器之無痛或減輕疼痛替代品。另外，微針可能改良物流(例如，減少任何一個地方之藥物自由體積以減少或消除冷藏運輸之需要)且提高患者自我給藥(例如，減少健康照護提供者現場注射流體或抽血之需要及相應成本)。微針亦可用於需要高精確度之醫療程序，諸如精確瞄準癌細胞同時避開非癌細胞之治療。

高縱橫比奈米針/微針架構及幾何形狀難以商業規模生產。例如，製造具有高縱橫比之微針之嘗試通常導致無法達到所要縱橫比或易碎且易斷裂之微針，此限制或阻礙其用於醫療或生物應用中。更難的是利用傳統半導體程序工具來達成特定於高療效細胞及基因工程工作流程之特徵幾何。已知緊密堆積之高縱橫比結構在液體中不能免於處理。與在使用之後歸因於應力而失效之一次性裝置相比，亦難以生產用於多用途裝置之高縱橫比微針。在不破壞結構或不經歷低良率之情況下規模生產微針結構係商業可行性之一關鍵障礙。

本發明之態樣提供支援具有高縱橫比之微針及工具之規模化製造之系統、裝置、方法及電腦可讀儲存裝置及媒體。本文中所描述之態樣能夠形成比先前製造之微針更穩健且更不易斷裂之高縱橫比微針及工具。此與成批微針之提高良率及可規模化直接相關。

在本文中所描述之一些態樣中，使用微影程序自諸如矽晶圓之基板形成微針結構。在一些態樣中，所形成之結構可包含柱及定製形狀尖端。可藉由自柱蝕除周圍材料而自基板形成柱，諸如透過使用反應性離子蝕刻(RIE)。另外，在一些態樣中，可藉由執行化學或氧化薄化來進一步漸縮柱以達成所要縱橫比。定製形狀尖端可在蝕刻柱結構之前及/或期間針對微針結構形成且可包含諸如錐體、錐形凹腔、具有實質上平底之凹腔、多邊形凹腔、多邊形突起、孔及/或墊之形狀作為非限制性實例。此等定製形狀尖端藉由在微影程序期間將諸如環形切口圖案及其類似者之定製圖案施加至光阻材料且藉由設計圖案及蝕刻程序參數(諸如實現漸縮蝕刻之參數)來形成，使得使用定製圖案形狀材料作為遮罩來蝕刻基板導致諸如錐體、倒錐體、多邊形結構及其類似者之詳細形狀形成。定製形狀尖端之尺寸及特性可由定製圖案之尺寸及特徵之設計控制。在一些實施方案中，金屬材料可沈積於定製形狀尖端上，諸如在突出基板結構上或在蝕刻凹腔內。

在一特定態樣中，一種用於製造具有高縱橫比之微針或工具之方法包含在基板上沈積光阻層。該方法亦包含將定製圖案施加至該光阻層。該方法包含對該光阻層執行一或多個微影操作。該一或多個微影操作移除該定製圖案下方之該光阻層之一部分且自該基板形成定製形狀特徵。該定製形狀特徵具有對應於該定製圖案之形狀。該方法進一步包含對該基板執行蝕刻程序。該定製形狀特徵在該蝕刻程序期間充當遮罩。該蝕刻程序形成具有包含該定製形狀特徵之第一端及位於該基板之蝕刻深度處之第二端之基板柱。該第二端處之該基板柱之尺寸大於該第一端處之該基板柱之尺寸。

在另一特定態樣中，一種非暫時性電腦可讀儲存裝置儲存指令，該等指令在由一或多個處理器執行時引起該一或多個處理器執行用於製造具有高縱橫比之微針或工具之操作。該等操作包含引發在基板上沈積光阻層。該等操作亦包含引發將定製圖案施加至該光阻層。該等操作包含引發對該光阻層執行一或多個微影操作。該一或多個微影操作移除該定製圖案下方之該光阻層之一部分且自該基板形成定製形狀特徵。該定製形狀特徵具有對應於該定製圖案之形狀。該等操作進一步包含引發對該基板執行蝕刻程序。該定製形狀特徵在該蝕刻程序期間充當遮罩。該蝕刻程序形成具有包含該定製形狀特徵之第一端及位於該基板之蝕刻深度處之第二端之基板柱。該第二端處之該基板柱之尺寸大於該第一端處之該基板柱之尺寸。

前文已相當廣泛地概述本發明之特徵及技術優點以可較佳理解以下詳細描述。下文將描述形成本發明之申請專利範圍之標的之額外特徵及優點。熟習技術者應瞭解，所揭示之概念及特定態樣可易於用作修改或設計其他結構以實施本發明之相同目的之基礎。熟習技術者亦應認識到，此等等效構造不應背離隨附申請專利範圍中所闡述之本發明之範疇。關於組織及操作方法兩者之本文中所揭示之新穎特徵以及進一步目的及優點將自結合附圖之以下描述較佳理解。然而，應明確理解，各圖僅供繪示及描述且不意欲界定本發明之限制。

相關申請案之交叉參考本申請案主張2022年5月18日申請且名稱為「FABRICATION METHODS OF PRECISE AUTOMATED TOOLS」之美國臨時申請案第63/364,948號之權利，該案之全部內容以引用方式併入本文中。

參考圖1A至圖1F，展示根據本發明之一或多個態樣之用於製造具有高縱橫比之微針或工具之程序之實例之階段。參考圖1A至圖1F所描述之程序可經執行以製造用於醫療程序中之一或多個工具，諸如一或多個微針、奈米針或其他微型或小型工具。與習知微針或其他工具相比，所揭示之微針或工具具有高縱橫比。如本文中所使用，微針之縱橫比係指微針之縱向尺寸與微針(或其部分)之橫向尺寸之間的比例關係。如本文中所進一步描述，用於製造具有高縱橫比之此等微針或工具之所揭示方法及程序可擴展且可在晶圓代工廠中或由其他半導體製造商實施。儘管在醫療及生物應用之背景中描述，但由本文中所描述之態樣製造之針或工具不限於此，而是可在其他應用及背景中設計及使用。作為非限制性實例，本文中所揭示之生產及/或製造程序可用於製造具有高縱橫比之工具用於腦植入、隱形超穎表面或其他應用及用例。

圖1A繪示程序之第一階段100。在第一階段100期間，在基板102上沈積硬遮罩層。例如，硬遮罩材料可沈積於基板102之第一表面(例如圖1A中所展示之定向上之頂面)上以形成硬遮罩層104。基板102 (例如晶圓)可包含未摻雜矽(Si)、摻雜Si (例如具有硼、磷、砷、銻或其類似者之雜質之Si)、二氧化矽(SiO ₂)、碳化矽(SiC)或適合於形成微針或醫療工具之任何其他基板材料，且硬遮罩層104可包含氧化矽(SiO)、SiC、氮化矽(SiN)或適合於提供蝕刻遮罩之任何材料。另外或替代地，硬遮罩層104可包含金屬硬遮罩材料或金屬氧化物硬遮罩材料，諸如氧化鋁(Al ₂O ₃)、氧化鉭(Ta ₂O ₅)或其類似者。硬遮罩層104 (例如硬遮罩材料)可使用任何適合沈積技術來沈積，諸如化學氣相沈積(CVD)技術、電化學氣相沈積(ECVD)技術、電漿增強化學氣相沈積(PECVD)技術、濺鍍技術、蒸鍍技術、原子層沈積(ALD)技術、旋塗技術、脈衝雷射沈積(PLD)技術、分子束磊晶技術、電鍍技術或其類似者。儘管描述為沈積，但沈積可包含或替換為自基板102生長硬遮罩材料以形成硬遮罩層104之氧化物生長程序，諸如濕式氧化物生長程序或乾式氧化物生長程序。在一些特定實施方案中，基板102係未摻雜矽且包含SiO ₂之表面層(未展示)。在一些特定實施方案中，基板102係具有在100毫米(mm)至200 mm之間的範圍內之厚度之P型基板且在一些實施方案中約150 mm。硬遮罩材料可經沈積以形成具有所要厚度之硬遮罩層104，諸如在125奈米(nm)至175 nm之間的範圍內且在一些實施方案中約140 nm。在一些實施方案中，基板102可在硬遮罩層104形成之前清潔。儘管在圖1A中展示，但硬遮罩層104係選用的且在一些其他實施方案中，基板102上沒有硬遮罩層104，使得關於程序之下一階段描述之操作直接在基板102上執行。

圖1B繪示程序之第二階段110。在第二階段110期間，在硬遮罩層104上沈積光阻層112。例如，光阻材料可沈積於硬遮罩層104之第一表面(例如圖1B中所展示之定向上之頂面)上以形成光阻層112。換言之，光阻材料可沈積於與硬遮罩層104之第二表面對置之硬遮罩層104之第一表面上，硬遮罩層104之第二表面與基板102之第一表面直接接觸。光阻材料可使用任何適合沈積技術來沈積於基板102上，諸如CVD技術、ECVD技術、PECVD技術、濺鍍技術、蒸鍍技術、ALD技術、旋塗技術、PLD技術、分子束磊晶技術、電鍍技術或其類似者。在其中不包含硬遮罩層104之實施方案中，光阻材料沈積於基板102上(例如，在基板102之第一表面上)以形成光阻層112。光阻層112可包含用於微影之任何類型之單用途或多用途光阻材料。在一些特定實施方案中，光阻層112包含能夠形成130 nm至180 nm臨界尺寸(CD)範圍內之圖案之雙紫外(DUV)光阻劑。光阻材料可經沈積以形成具有所要厚度之光阻層112，諸如在400 nm至500 nm之範圍內且在一些實施方案中約430 nm。儘管圖1B中描述及展示單一光阻層112，但在一些其他實施方案中，光阻層112可包含多個光阻層或材料。在一些實施方案中，選用底部抗反射塗覆(BARC)層可在光阻材料沈積於BARC層上之前沈積於硬遮罩層104上。在一些此等實施方案中，BARC層可具有在自50 nm至100 nm之範圍內之厚度且在一些實施方案中約60 nm。

圖1C繪示程序之第三階段120。在第三階段120期間，可將定製圖案122施加至光阻層112。例如，具有定製圖案122之形狀之遮罩可在光阻層112曝露於光(例如UV光)之前放置於光阻層112之表面上。此曝露及後續顯影程序可引起光阻層112在除定製圖案122之外的區域中減弱(例如，在正微影程序中)或在定製圖案122之區域中減弱(例如，在負微影程序中)。在一些實施方案中，執行單一曝露及顯影程序以施加定製圖案122。在一些其他實施方案中，使用多個遮罩執行多個曝露及顯影程序以施加定製圖案122，諸如在雙UV微影程序中，其可使定製圖案122能夠具有比使用單一曝露程序更複雜之形狀。在(若干)曝露及顯影程序之後，具有光阻層112之基板102可經烘烤以進一步減弱或移除光阻層之減弱部分。定製圖案122可具有各種形狀或圖案之一者，如本文中所進一步描述，諸如環形切口圖案、包圍中心開口切口之環形切口圖案、圓形切口圖案、多邊形切口圖案或圓形圖案作為非限制性實例。選擇施加之特定定製圖案122係基於由圖1A至圖1F中所繪示之程序製造之微針或其他工具之尖端之所要形狀。

圖1D繪示程序之第四階段130。在第四階段130之前，移除對應於定製圖案122之光阻層122之一部分，諸如藉由執行上述微影操作之一或多者。第一蝕刻程序可使用定製圖案122作為遮罩來執行以蝕刻至基板102中。因此，移除部分132自堆疊(例如基板102、硬遮罩層104及光阻層112之一或多者)移除以自基板102形成定製形狀特徵134。定製形狀特徵134之形狀對應於定製圖案122。作為非限制性實例，若定製圖案122係環形切口圖案，則定製形狀特徵134可具有錐體形狀。本文中參考圖2A至圖2E、圖3A至圖3E、圖4A至圖4E、圖5A至圖5E、圖6A至圖6E、圖7A至圖7F、圖8A至圖8D及圖9A至圖9E描述額外實例。第一蝕刻程序可包含或對應於電漿蝕刻、濕式蝕刻、化學蝕刻、乾式蝕刻或能夠在光阻材料中之定製圖案之區域中蝕刻至半導體基板中之任何其他類型之蝕刻程序。在包含硬遮罩層104之實施方案中，硬遮罩蝕刻程序在第一蝕刻程序之前執行(或作為第一蝕刻程序之部分)以移除藉由移除對應於定製圖案122之光阻層112之部分而曝露之硬遮罩層104之一部分。

圖1E繪示程序之第五階段140。在第五階段140期間，可在基板102上之定製形狀特徵134上方及/或上沈積硬遮罩蓋142。硬遮罩蓋142可使用任何適合沈積技術來沈積於定製形狀特徵134上，諸如CVD技術、ECVD技術、PECVD技術、濺鍍技術、蒸鍍技術、ALD技術、旋塗技術、PLD技術、分子束磊晶技術、電鍍技術或其類似者。硬遮罩蓋142可包含SiO、SiC、SiN或適合於提供蝕刻遮罩之任何材料。在一些實施方案中，硬遮罩蓋142包含相同於硬遮罩層104之材料。替代地，硬遮罩蓋142可包含不同於硬遮罩層104之材料。儘管在圖1E中展示，但硬遮罩蓋142係選用的且在一些其他實施方案中，定製形狀特徵134上方沒有硬遮罩蓋142，使得關於程序之下一階段所描述之操作直接在定製形狀特徵134及基板102上執行。

圖1F繪示程序之第六階段150。在第六階段150期間，對基板102執行蝕刻程序(例如第二蝕刻程序，亦指稱主矽蝕刻)。定製形狀特徵134在第二蝕刻程序期間充當遮罩，使得第二蝕刻程序導致自基板102延伸之基板柱152形成。基板柱152之第一端(例如圖1F中所展示之定向上之頂端)包含定製形狀特徵134且基板柱152之第二端(例如圖1F中所展示之定向上之底端)位於基板102之蝕刻深度處。蝕刻深度可與基板102之表面(例如在蝕刻之前與硬遮罩層104接觸之表面)相距1 nm至150 nm或更大之間的範圍內，且在一些實施方案中，蝕刻深度係100 nm。歸因於蝕刻經控制使得蝕刻不完全垂直且歸因於下文進一步描述之一或多個選用薄化程序，第二端處之基板柱152之尺寸d2 (例如寬度)可大於第一端處之基板柱之對應尺寸d1。在一些特定實施方案中，漸縮蝕刻可藉由控制蝕刻程序之一或多個參數來執行以達成特定目標幾何形狀，如本文中所進一步描述。在一些實施方案中，定製形狀特徵134及基板柱152形成微針結構。例如，定製形狀特徵134可為微針之尖端，且基板柱152之剩餘部分可為微針之基部。替代地，其他工具或微型工具可取決於定製形狀特徵134之形狀(例如其他工具或結構之尖端)而形成。

如圖1F中所展示，蝕刻程序可包含蝕刻穿過光阻層112之剩餘部分、硬遮罩層114 (若硬遮罩層104存在)及基板102之一部分。替代地，光阻層112之剩餘部分可在蝕刻程序之前清潔。在其中包含圖1E中所描繪之硬遮罩蓋142之一些實施方案中，硬遮罩蝕刻程序可在第五階段140期間且在蝕刻程序之後執行(或蝕刻程序可包含硬遮罩蝕刻程序)以自定製形狀特徵134移除硬遮罩蓋142。

在一些實施方案中，蝕刻程序可包含漸縮蝕刻程序或一或多個薄化程序可在蝕刻程序之後執行以進一步漸縮基板柱152。使基板柱152漸縮可引起d2與d1之間的差增大，使得更多材料自更靠近第一端(例如頂端)而非第二端(例如底端)之基板柱之側移除。在一些實施方案中，薄化程序包含一或多個氧化薄化程序。替代地，薄化程序可包含一或多個化學薄化程序。在包含電漿蝕刻程序之一些實施方案中，漸縮蝕刻程序可包含光阻層112就位時電漿蝕刻工具之交替循環、光阻層112就位時蝕刻程序運行之間的電漿蝕刻工具之交替腔室清潔步驟、移除光阻層112之後氧化工具之SiO生長再銳化且隨後移除SiO、其他薄化或漸縮蝕刻程序或其等之組合。

在一些實施方案中，圖1A至圖1F中所描繪之程序之階段可在橫跨基板102之多個位置處執行以自基板102形成微針或工具陣列。例如，複數個定製圖案122可在期間施加於光阻層112上之複數個位置處，且上述微影操作之執行可移除在第一蝕刻程序期間用作遮罩之複數個定製圖案122下方之光阻層112之複數個部分，藉此自基板102形成複數個定製形狀特徵134。在此實例中，執行第二蝕刻程序形成複數個基板柱152，其等之各者自基板102之蝕刻深度延伸至具有對應定製形狀特徵134之尖端。依此方式，微針陣列或其他工具陣列可自基板102形成。本文中參考圖13A至圖13D進一步描述繪示性微針陣列。作為非限制性實例，上述程序可在1 cm ²晶粒中生產或製造具有10微米(µm)節距之1000×1000微針陣列、具有20 µm節距之500×500微針陣列、具有50 µm節距之200×200微針陣列或具有100 µm節距之100×100微針陣列。在一些實施方案中，陣列之各基板柱152具有相同定製形狀特徵134作為尖端。例如，相同定製圖案122可施加於光阻層112上之各微針位置處。替代地，定製形狀特徵134可針對微針陣列之至少一些基板柱152變動。例如，第一定製圖案可施加於光阻層112之第一區域內之位置處且第二定製圖案可施加於光阻層112之第二區域內之位置處以導致具有不同形狀尖端之基板柱152形成。

如上文所描述，圖1A至圖1F中所繪示之程序支援具有高縱橫比之微針或工具之製造。例如，藉由將定製圖案122施加至光阻層112且執行微影及蝕刻操作，具有各種形狀之一者之定製形狀特徵134可自基板102形成以充當微針或其他工具之尖端。與薄化或漸縮蝕刻程序組合，此等定製形狀尖端可導致具有自各自頂端(如圖1A至圖1F中所展示)至底端(如圖1A至圖1F中所展示)之增大尺寸之基板柱152。因而，基於d2/d1計算之製造微針之縱橫比高於習知矽微針。此等高縱橫比有利於微針，諸如在壓力施加至尖端時提高微針之撓性，使得微針彎曲而不斷裂之可能性增加。降低斷裂可能性可提高所揭示製程之可擴展性且提高由製程導致之製造良率、導致可再用微針或兩者。

為進一步繪示，參考圖1A至圖1F所描述且本文中所進一步描述之系統、方法及程序一開始就設計為可擴展生產或製造程序。為提高可擴展性，本文中所描述之程序經自動設計且經設計以提供產生統計上一致輸出之製程之一致性及控制。同質針群體產生臨床級品質之同質細胞表型群體，此係重要市場准入技術推動者。其他矽微針程序未自動設計及大規模輸出，且因而不涉及識別或解決由上述程序解決之諸多問題。因為參考圖1A至圖1F所描述之微針(或其他工具)具有高縱橫比，所以微針可再用，即，微針穩健而不斷裂且因此其等在用於生物醫學應用中時不在細胞產物中產生危險碎片。因此，上述製程導致受益於總成本/批次或細胞(COGS)之可再用性之微針，其歸因於患者成本而影響商業可擴展性及整體市場准入。因而，圖1A至圖1F中所描繪之程序之微針之可再用性係提高微針之所揭示製程之可擴展性之指標。

另外，由圖1A至圖1F中所描繪之程序達成之具有高縱橫比之微針(或其他工具)有利於其中使用微針之醫療服務。作為實例，當存在流體及流體系統時，歸因於所投射之固體特徵性質，高縱橫比超穎表面(諸如上述微針)一般產生獨特邊界層流動條件。另外，微針之高縱橫比實現組織部位處之增強介面控制，因為介面控制可為中尺度奈米形態相依的。作為展現增強控制之此介面之實例，使用由上述程序形成之微針包含疏油超穎表面。作為另一實例，所揭示微針之較高縱橫比可實現增強質量流動力學，其可對有效負載吸附/解吸應用以及總系統「運行時間」(稱為「運行時間問題」)產生正面影響且因此對輸出量產生正面影響(例如，滿足臨床規模輸出量要求)。作為又一實例，具有高縱橫比之本文中所描述之微針可實現兩個平行超穎表面之間的邊界層流體背壓動態控制(例如，維持邊界流體背壓低於臨界壓力及流動條件或臨限值)(例如，模擬為有限元，其接著在晶片尺寸上擴展)。除傳達可再用性之外，具有高縱橫比之較高微針或奈米針提供不同細胞類型及大小之轉染之靈活性且無需定製針形態，且因此微針可應用於比習知矽微針更寬之應用範圍。另外或替代地，因為圖1A至圖1F之程序可經控制使得微針之頂部(例如d1)與微針之基部(例如d2)之比率可根據需要調整，所製造之微針將具有穩定性且實現力、操作溫度、壓力及時間之更寬操作範圍。另外或替代地，評估薄化程序之程序應力、溫度及時間之能力能夠依此一方式調整程序可變性以達到所要微針尺寸，同時減少或消除製造損耗。

參考圖2A至圖2E，展示根據本發明之一或多個態樣之具有高縱橫比之微針或工具之製程之實例之階段。在圖2A至圖2E中所展示之實例中，執行程序以製造具有錐體形狀之微針(或其他工具)。在一些實施方案中，參考圖2A至圖2E所描述之階段之一或多者可包含或對應於上文參考圖1A至圖1F所描述之階段100、110、120、130、140及150之一或多者，可在該一或多者之前，可在該一或多者之間，或可在該一或多者之後。

圖2A繪示程序之第一階段200。在第一階段200之前，光阻層206沈積於基板202上或沈積於基板202上之選用硬遮罩層(未展示)上。光阻層206可包含或對應於圖1B之光阻層112且可使用上文參考圖1B之光阻層112所描述之沈積技術之任何者來沈積。選用硬遮罩可包含或對應於圖1A之硬遮罩層104且可使用上文參考圖1A之硬遮罩層104所描述之沈積技術之任何者來沈積。在第一階段200期間，定製圖案施加至光阻層206且一或多個微影操作經執行以移除光阻層206之定製圖案部分204，且光阻層206之剩餘部分206A及206B留在基板202上。例如，微影操作可移除定製圖案部分204 (例如具有由定製圖案界定之形狀之部分)且曝露基板202之表面(或硬遮罩層之表面，若硬遮罩層包含於基板202與光阻層206之間)。在一些實施方案中，微影操作包含雙紫外(DUV)微影程序。在一些實施方案中，定製圖案(例如，對應於定製圖案部分204)係環形切口圖案，且光阻層206之剩餘部分包含外部部分206A及內部部分206B (例如中心部分)。在一些此等實施方案中，環形圖案經仔細設計使得後續電漿蝕刻或濕式化學蝕刻產生基板202 (及視情況硬遮罩層)之經控制切口，其導致將充當針尖之斜錐體形狀，如下文進一步描述。在一些此等實施方案中，環形切口圖案之尺寸可將錐體形狀之尺寸控制在100 nm內。

圖2B繪示程序之第二階段210。在第二階段210期間，執行第一蝕刻程序以切割自基板202之蝕刻表面214延伸之錐形特徵212。為了繪示，第一蝕刻程序可切除基板202之一部分以產生自光阻層206延伸至蝕刻表面214之開口216，其具有自蝕刻表面214向上(在圖2B中所展示之定向上)延伸之錐形特徵212 (例如錐體)。第一蝕刻可使用能夠蝕刻具有奈米裕度之特徵之蝕刻程序來執行。在較佳實施方案中，第一蝕刻程序係電漿蝕刻程序，諸如深反應性離子蝕刻(DRIE)程序。在其他實施方案中，第一蝕刻程序係濕式蝕刻程序(例如濕式化學蝕刻程序)、乾式蝕刻程序或另一類型之蝕刻程序。錐形特徵212之一或多個尺寸係基於對應於定製圖案部分204之環形切口圖案之一或多個尺寸。例如，錐形特徵212之高度及與錐形特徵212相關聯之錐度可基於環形切口圖案之內部(例如內部部分206B)之一或多個尺寸。為了繪示，內部部分206之直徑可經選擇以控制錐形特徵212之最大深度及錐度。作為另一實例，錐形特徵212之基部之直徑可基於環形切口圖案之直徑。在一些實施方案中，基於內部部分206B之直徑，錐形特徵212之高度在0.1 µm至100 µm之間的範圍內。另外或替代地，基於定製圖案部分204之直徑與內部部分206B之直徑之間的差，錐形特徵212之尖端之直徑可小於1 µm且在一些特定實施方案中，小於250 nm。另外或替代地，基於定製圖案部分204之直徑，錐形特徵212之基部之直徑可在1 µm至100 µm之間的範圍內且在一些特定實施方案中為20 µm。另外或替代地，錐形特徵212之錐度可基於與第一蝕刻程序相關聯之拔模角。例如，與第一蝕刻程序相關聯之拔模角可經選擇或控制以控制蝕刻至最終形成錐形特徵212之區域之側壁之錐度，使得漸縮蝕刻使用環形切口圖案作為遮罩來執行。

圖2C繪示程序之第三階段220。在第三階段220期間，可在蝕刻表面214上之錐形特徵212上方或上沈積硬遮罩蓋222。硬遮罩蓋222可包含或對應於圖1E之硬遮罩蓋142且可使用上文參考圖1E之硬遮罩蓋142所描述之沈積技術之任何者來沈積。硬遮罩蓋222可包含SiO、SiC、SiN或適合於提供蝕刻遮罩或硬遮罩之任何材料。在一些實施方案中，若包含選用硬遮罩層，則硬遮罩蓋222包含相同於基板202與光阻層206之間的選用硬遮罩層之材料。替代地，若包含選用硬遮罩層，則硬遮罩蓋222可包含不同於選用硬遮罩層之材料。在一些實施方案中，硬遮罩蓋222可沈積為較大硬遮罩層，其接著藉由微影程序及蝕刻程序來圖案化為硬遮罩蓋222。例如，硬遮罩蓋材料可使用PECVD沈積，接著執行微影程序及蝕刻程序以圍繞錐形特徵212圖案化一圓且接著自圓切除硬遮罩蓋材料之外部部分以留下硬遮罩蓋222。儘管在圖2C中展示，但第三階段220及硬遮罩蓋222係選用的且在一些其他實施方案中，錐形特徵212上方沒有硬遮罩蓋222。

圖2D繪示程序之第四階段230。在第四階段230期間，可執行第二蝕刻程序(亦指稱主矽蝕刻)以產生在第一端處具有錐形特徵212作為尖端之基板柱232。在一些實施方案中，第二蝕刻程序係經執行以切除包圍曝露蝕刻表面214之基板202之波希(Bosch)蝕刻程序。在一些其他實施方案中，第二蝕刻程序可為電漿蝕刻程序、濕式蝕刻程序、乾式蝕刻程序或另一類型之蝕刻程序。光阻層206之外部部分206A可在第二蝕刻程序之前清潔。在其中包含選用硬遮罩層之實施方案中，第二蝕刻程序可包含硬遮罩蝕刻程序(或在硬遮罩蝕刻程序之後)以切除選用硬遮罩層之剩餘部分。在一些實施方案中，第二蝕刻程序經設計以在基板202中蝕刻(例如切割)至在5 µm至500 µm之間的範圍內且在一些特定實施方案中在1 µm至150 µm之範圍之間的蝕刻深度。另外或替代地，第二蝕刻程序可為上述漸縮蝕刻程序。在其中包含硬遮罩蓋222之實施方案中，可執行額外硬遮罩蝕刻以移除硬遮罩蓋222。

圖2E繪示程序之第五階段240。在第五階段240期間，可執行一或多個薄化程序以進一步漸縮基板柱232。例如，與基板柱232之對置端(例如自基板202延伸之圖2E中之底端)相比，可執行一或多個氧化薄化程序(例如單階段或多階段氧化薄化程序)以朝向基板柱232之尖端(例如包含錐形特徵212之端)進一步減小尺寸，諸如直徑。歸因於漸縮蝕刻程序及/或氧化薄化程序，由錐形特徵212及基板柱232形成之微針242可經漸縮使得在圖2E中所展示之定向上，微針242之直徑隨著微針242沿自尖端至基板202之蝕刻深度之縱軸線穿過而保持相同或增大。此漸縮導致微針242更撓性且在用於生物醫學應用中時不太可能斷裂。另外，錐形特徵212可透過控制環形切口圖案之尺寸來設計以具有用於各種生物醫學應用之特定銳度及縱橫比，藉此增加微針242之實用性。在一些特定實施方案中，微針242可經設計使得錐形尖端212具有約3 µm之起始直徑(例如，在第二蝕刻程序之前)且微針242之高度(例如，在第二蝕刻程序之後)在0.1 µm至100 µm之間的範圍內。在一些此等實施方案中，錐形尖端212可經銳化以具有小於1 µm之直徑(d1)，且微針242之基部處之直徑(d2)可在1 µm至100 µm之間的範圍內。在其中微針242係微針陣列之部分之實施方案中，微針陣列可依在10 µm至20 µm之間的範圍內之節距(例如，在微針之間)形成於1 cm ²晶粒上。

如上文參考圖2A至圖2E所描述，製程可經設計以製造具有錐形尖端之微針(或奈米針)。此程序流程包含蝕刻出圖2A及圖2B中所展示之環形切口。環形切口圖案之切口開口可經仔細設計使得在電漿蝕刻程序或甚至濕式蝕刻程序之程序條件規範下，第一蝕刻程序導致在開口216之中心中自基板202留下錐形特徵212之基板202 (或選用硬遮罩層)之控制底切。換言之，電漿底切條件可與開口216匹配且第一蝕刻程序可經侷限以產生錐形特徵212之斜率及錐度。第二蝕刻程序(例如主矽蝕刻程序)可形成具有稍大於錐形特徵212之基部之直徑的直徑之基板柱232。與具有平面直角尖端之微針相比，具有錐形特徵212可在細胞水平上提高自錐形特徵212至細胞之載物吸收之轉染效率及機制。另外或替代地，藉由漸縮基板柱232，微針242之穩定性增加。例如，歸因於在力施加至微針242之頂部時微針242之各段(在圖2E中所展示之定向上)隨著縱軸線朝向蝕刻深度穿過而在當前端下方具有較厚段，差動錐度可賦予額外橫向穩定性。因而，微針242不具有局部應力點。因此，微針242可彎曲，可能捲曲，但不太可能或不會斷裂，從而使微針242在結構上比在力施加至尖端時更易碎且可能斷裂之習知微針穩健。

參考圖3A至圖3E，展示根據本發明之一或多個態樣之具有高縱橫比之微針或工具之製程之實例之階段。在圖3A至圖3E中所展示之實例中，執行程序以製造具有倒錐形尖端之微針(或其他工具)。在一些實施方案中，參考圖3A至圖3E所描述之階段之一或多者可包含或對應於上文參考圖1A至圖1F所描述之階段100、110、120、130、140及150之一或多者，可在該一或多者之前，可在該一或多者之間，或可在該一或多者之後。

圖3A繪示程序之第一階段300。在第一階段300之前，光阻層306沈積於基板302上或沈積於基板302上之選用硬遮罩層(未展示)上。光阻層306可包含或對應於圖1B之光阻層112且可使用上文參考圖1B之光阻層112所描述之沈積技術之任何者來沈積。選用硬遮罩可包含或對應於圖1A之硬遮罩層104且可使用上文參考圖1A之硬遮罩層104所描述之沈積技術之任何者來沈積。在第一階段300期間，將定製圖案施加至光阻層306且執行一或多個微影操作以移除光阻層306之定製圖案部分304A及304B，且光阻層306之剩餘部分306A及306B留在基板302上。例如，微影操作可移除定製圖案部分304A及304B (例如具有由定製圖案界定之形狀之部分)且曝露基板302之表面(或硬遮罩層之表面，若硬遮罩層包含於基板302與光阻層306之間)。在一些實施方案中，微影操作包含DUV微影程序。在一些實施方案中，定製圖案(例如，對應於定製圖案部分304A及304B)係包圍中心開口切口(例如，其對應於定製圖案部分304B)之環形切口圖案(例如，其對應於定製圖案部分304A)，且光阻層306之剩餘部分包含外部部分306A及內部部分306B (例如環形部分)。在一些此等實施方案中，環形切口圖案及中心開口切口經仔細設計使得後續電漿蝕刻或濕式化學蝕刻產生導致將形成於針尖內之錐形凹腔或凹陷之基板302 (及視情況硬遮罩層)之經控制切口，如下文進一步描述。在一些此等實施方案中，環形切口圖案及中心開口切口之尺寸可將凹腔之尺寸控制在100 nm內。

圖3B繪示程序之第二階段310。在第二階段310期間，執行第一蝕刻程序以將倒錐形凹腔312切割至基板302之蝕刻表面316中。為了繪示，第一蝕刻程序可切除基板302之一部分以產生自光阻層306延伸至蝕刻表面316之開口314，其具有自蝕刻表面316向下(在圖3B中所展示之定向上)延伸之倒錐形凹腔312。第一蝕刻可使用能夠蝕刻具有奈米裕度之特徵之蝕刻程序來執行。在較佳實施方案中，第一蝕刻程序係電漿蝕刻程序，諸如DRIE程序。在其他實施方案中，第一蝕刻程序係濕式蝕刻程序(例如濕式化學蝕刻程序)、乾式蝕刻程序或另一類型之蝕刻程序。倒錐形凹腔312之一或多個尺寸係基於對應於定製圖案部分304A之環形切口圖案及對應於定製圖案部分304B之中心開口切口之一或多個尺寸。例如，倒錐形凹腔312之深度及與倒錐形凹腔312相關聯之錐度可基於中心開口切口(例如定製圖案部分304B)之一或多個尺寸。為了繪示，定製圖案部分304B之直徑可經選擇以控制倒錐形凹腔312之最大深度及錐度。在一些實施方案中，基於定製圖案部分304B之直徑，倒錐形凹腔312之深度在20 µm至40 µm之間的範圍或0.1 µm至100 µm之間的範圍內。

圖3C繪示程序之第三階段320。在第三階段320期間，可在蝕刻表面316上之倒錐形凹腔312上方及/或上沈積硬遮罩蓋322。硬遮罩蓋322可包含或對應於圖1E之硬遮罩蓋142且可使用上文參考圖1E之硬遮罩蓋142所描述之沈積技術之任何者來沈積。硬遮罩蓋322可包含SiO、SiC、SiN或適合於提供蝕刻遮罩或硬遮罩之任何材料。在一些實施方案中，若包含選用硬遮罩層，則硬遮罩蓋322包含相同於基板302與光阻層306之間的選用硬遮罩層之材料。替代地，若包含選用硬遮罩層，則硬遮罩蓋322可包含不同於選用硬遮罩層之材料。在一些實施方案中，硬遮罩蓋322可沈積為較大硬遮罩層，其接著藉由微影程序及蝕刻程序來圖案化為硬遮罩蓋322。例如，硬遮罩蓋材料可使用PECVD沈積，接著執行微影程序及蝕刻程序以圍繞倒錐形凹腔312圖案化一圓且接著自圓切除硬遮罩蓋材料之外部部分以留下硬遮罩蓋322。儘管在圖3C中展示，但第三階段320及硬遮罩蓋322係選用的且在一些其他實施方案中，倒錐形凹腔312上方沒有硬遮罩蓋322。

圖3D繪示程序之第四階段330。在第四階段330期間，可執行第二蝕刻程序(亦指稱主矽蝕刻)以產生在第一端處之尖端內具有倒錐形凹腔312之基板柱332。在一些實施方案中，第二蝕刻程序係經執行以切除包圍曝露蝕刻表面316之基板302之波希蝕刻程序。在一些其他實施方案中，第二蝕刻程序可為電漿蝕刻程序、濕式蝕刻程序、乾式蝕刻程序或另一類型之蝕刻程序。光阻層306之外部部分306A可在第二蝕刻程序之前清潔。在其中包含選用硬遮罩層之實施方案中，第二蝕刻程序可包含硬遮罩蝕刻程序(或在硬遮罩蝕刻程序之後)以切除選用硬遮罩層之剩餘部分。在一些實施方案中，第二蝕刻程序經設計以在基板302中蝕刻(例如切割)至在5 µm至500 µm之間的範圍內且在一些特定實施方案中在1 µm至150 µm之範圍之間的蝕刻深度。另外或替代地，第二蝕刻程序可為上述漸縮蝕刻程序。在其中包含硬遮罩蓋322之實施方案中，可執行額外硬遮罩蝕刻以移除硬遮罩蓋322。

圖3E繪示程序之第五階段340。在第五階段340期間，可執行一或多個薄化程序以進一步漸縮基板柱332。例如，與基板柱332之對置端(例如自基板302延伸之圖3E中之底端)相比，可執行一或多個氧化薄化程序(例如單階段或多階段氧化薄化程序)以朝向基板柱332之尖端(例如包含倒錐形凹腔312之端)進一步減小尺寸，諸如直徑。歸因於漸縮蝕刻程序及/或氧化薄化程序，由基板柱332形成(且包含倒錐形凹腔312)之微針342可經漸縮使得在圖3E中所展示之定向上，微針342之直徑隨著微針342沿自尖端至基板302之蝕刻深度之縱軸線穿過而保持相同或增大。此漸縮導致微針342更撓性且在用於生物醫學應用中時不太可能斷裂。另外，倒錐形凹腔312可透過控制環形切口圖案及中心開口切口之尺寸來設計以具有用於各種生物醫學應用之倒錐形凹腔312之階度及微針342之縱橫比，藉此增加微針342之實用性。在其中微針342係微針陣列之部分之實施方案中，微針陣列可依在10 µm至20 µm之間的範圍內之節距(例如，在微針之間)形成於1 cm ²晶粒上。

在一些特定實施方案中，在尖端(諸如圖3A至圖3E中所繪示之尖端)中具有倒錐形凹腔之微針可用於涉及用微針衝擊細胞之生物醫學應用中。在此等實施方案中，若具有倒錐形凹腔之尖端可足夠快速地動力學衝擊細胞之表面，則可在細胞中形成局部剪切空化。局部剪切空化可用於在細胞內留下顆粒或一些其他有效負載。例如，可用於基因工程或其他基因細胞治療之基因材料可用作有效負載。在其他實例中，微量藥物可使用類似技術及微針342沈積至細胞中。替代地或另外，依此方式輸送至細胞之有效負載可意欲引起對目標細胞之動力學損傷。類比而言，此種衝擊細胞類似於擊昏槍之功能，因為顆粒可留在細胞內以在很多程度上損壞其內部結構，因為一擊昏槍之槍栓可用於穿入動物之頭骨且損壞動物之腦組織。

參考圖4A至圖4E，展示根據本發明之一或多個態樣之具有高縱橫比之微針或工具之製程之實例之階段。在圖4A至圖4E中所展示之實例中，執行程序以製造在尖端處具有中空開口之微針(或其他工具)。在一些實施方案中，參考圖4A至圖4E所描述之階段之一或多者可包含或對應於上文參考圖1A至圖1F所描述之階段100、110、120、130、140及150之一或多者，可在該一或多者之前，可在該一或多者之間，或可在該一或多者之後。

圖4A繪示程序之第一階段400。在第一階段400之前，光阻層406沈積於基板402上或沈積於基板402上之選用硬遮罩層(未展示)上。光阻層406可包含或對應於圖1B之光阻層112且可使用上文參考圖1B之光阻層112所描述之沈積技術之任何者來沈積。選用硬遮罩可包含或對應於圖1A之硬遮罩層104且可使用上文參考圖1A之硬遮罩層104所描述之沈積技術之任何者來沈積。在第一階段400期間，將定製圖案施加至光阻層406且執行一或多個微影操作以移除光阻層406之定製圖案部分404，且光阻層406之剩餘部分留在基板402上。例如，微影操作可移除定製圖案部分404 (例如具有由定製圖案界定之形狀之部分)且曝露基板402之表面(或硬遮罩層之表面，若硬遮罩層包含於基板402與光阻層406之間)。在一些實施方案中，微影操作包含DUV微影程序。在一些實施方案中，定製圖案(例如，對應定製圖案部分404)係光阻層406中之圓形切口圖案。在一些此等實施方案中，圓形切口圖案經仔細設計使得後續電漿蝕刻或濕式化學蝕刻產生導致基板之一部分內之凹腔之基板402 (及視情況硬遮罩層)之經控制切口。在一些此等實施方案中，凹腔可具有實質上平坦基底。凹腔將位於針之尖端內，如下文進一步描述。在一些此等實施方案中，圓形切口圖案之尺寸可將凹腔之尺寸控制在100 nm內。

圖4B繪示程序之第二階段410。在第二階段410期間，執行第一蝕刻程序以切割延伸至基板402中之凹腔412。為了繪示，第一蝕刻程序可切除基板402之一部分以產生自光阻層406延伸至凹腔412 (例如具有實質上平坦基底之凹腔)之基底之開口414 (例如針孔)，凹腔412自開口414向下(在圖4B中所展示之定向上)延伸。第一蝕刻可使用能夠蝕刻具有奈米裕度之特徵之蝕刻程序來執行。在較佳實施方案中，第一蝕刻程序係電漿蝕刻程序，諸如DRIE程序。在其他實施方案中，第一蝕刻程序係濕式蝕刻程序(例如濕式化學蝕刻程序)、乾式蝕刻程序或另一類型之蝕刻程序。凹腔412之一或多個尺寸係基於對應於定製圖案部分404之圓形切口圖案之一或多個尺寸。例如，凹腔412之深度可基於定製圖案部分404之直徑。為了繪示，圓形切口圖案(對應於定製圖案部分404)之直徑可經選擇以控制凹腔412之最大深度。另外或替代地，可藉由修改蝕刻程序以在凹腔412之基底處有效產生橫向蝕刻來使凹腔412之基底實質上平坦。在一些此等例項中，此橫向蝕刻可引起凹腔412之側之部分噴出或延伸超過微針之尺寸，其可導致凹腔結構在頂部處具有中空開口(例如，對應於開口414)且在底部中具有噴出孔以形成如奈米長鼻之特定架構。

圖4C繪示程序之第三階段420。在第三階段420期間，可在凹腔412之開口414上方及/或上沈積硬遮罩蓋422。硬遮罩蓋422可包含或對應於圖1E之硬遮罩蓋142且可使用上文參考圖1E之硬遮罩蓋142所描述之沈積技術之任何者來沈積。硬遮罩蓋422可包含SiO、SiC、SiN或適合於提供蝕刻遮罩或硬遮罩之任何材料。在一些實施方案中，若包含選用硬遮罩層，則硬遮罩蓋422包含相同於基板402與光阻層406之間的選用硬遮罩層之材料。替代地，若包含選用硬遮罩層，則硬遮罩蓋422可包含不同於選用硬遮罩層之材料。在一些實施方案中，硬遮罩蓋422可沈積為較大硬遮罩層，其接著藉由微影程序及蝕刻程序來圖案化為硬遮罩蓋422。例如，硬遮罩蓋材料可使用PECVD沈積，接著執行微影程序及蝕刻程序以圍繞凹腔412圖案化一圓且接著自圓切除硬遮罩蓋材料之外部部分以留下硬遮罩蓋422。儘管在圖4C中展示，但第三階段420及硬遮罩蓋422係選用的且在一些其他實施方案中，凹腔412上方沒有硬遮罩蓋422。

圖4D繪示程序之第四階段430。在第四階段430期間，可執行第二蝕刻程序(亦指稱主矽蝕刻)以產生在第一端處之尖端內具有凹腔412之基板柱432。在一些實施方案中，第二蝕刻程序係經執行以切除包圍凹腔412之基板402之波希蝕刻程序。在一些其他實施方案中，第二蝕刻程序可為電漿蝕刻程序、濕式蝕刻程序、乾式蝕刻程序或另一類型之蝕刻程序。在其中包含選用硬遮罩層之實施方案中，第二蝕刻程序可包含硬遮罩蝕刻程序(或在硬遮罩蝕刻程序之後)以切除選用硬遮罩層之剩餘部分。在一些實施方案中，第二蝕刻程序經設計以在基板402中蝕刻(例如切割)至在5 µm至500 µm之間的範圍內且在一些特定實施方案中在1 µm至150 µm之範圍之間的蝕刻深度。另外或替代地，第二蝕刻程序可為上述漸縮蝕刻程序。在其中包含硬遮罩蓋422之實施方案中，可執行額外硬遮罩蝕刻以移除硬遮罩蓋422。

圖4E繪示程序之第五階段440。在第五階段440期間，可執行一或多個薄化程序以進一步漸縮基板柱432。例如，與基板柱432之對置端(例如自基板402延伸之圖4E中之底端)相比，可執行一或多個氧化薄化程序(例如單階段或多階段氧化薄化程序)以朝向基板柱432之尖端(例如包含凹腔412之端)進一步減小尺寸，諸如直徑。歸因於漸縮蝕刻程序及/或氧化薄化程序，由基板柱432形成(且包含凹腔412)之微針442可經漸縮使得在圖4E中所展示之定向上，微針442之直徑隨著微針442沿自尖端至基板402之蝕刻深度之縱軸線穿過而保持相同或增大。此漸縮導致微針442更撓性且在用於生物醫學應用中時不太可能斷裂。在較佳實施方案中，氧化薄化期間之計算材料損耗應在圓形切口圖案微影之(若干)臨界尺寸(CD)中考量以說明凹腔412之側壁之厚度之材料損耗。此可使用凹腔412之深度中之平均自由路徑之經調整交易增長模型來判定。另外，凹腔412可透過控制圓形切口圖案之尺寸來設計以具有用於各種生物醫學應用之特定直徑及深度且使微針442具有特定縱橫比，藉此增加微針442之實用性。在其中微針442係微針陣列之部分之實施方案中，微針陣列可依在10 µm至20 µm之間的範圍內之節距(例如，在微針之間)形成於1 cm ²晶粒上。

參考圖5A至圖5E，展示根據本發明之一或多個態樣之具有高縱橫比之微針或工具之製程之實例之階段。在圖5A至圖5E中所展示之實例中，執行程序以製造具有多邊形開口之微針(或其他工具)。在一些實施方案中，參考圖5A至圖5E所描述之階段之一或多者可包含或對應於上文參考圖1A至圖1F所描述之階段100、110、120、130、140及150之一或多者，可在該一或多者之前，可在該一或多者之間，或可在該一或多者之後。

圖5A繪示程序之第一階段500。在第一階段500之前，光阻層506沈積於基板502上或沈積於基板502上之選用硬遮罩層(未展示)上。光阻層506可包含或對應於圖1B之光阻層112且可使用上文參考圖1B之光阻層112所描述之沈積技術之任何者來沈積。選用硬遮罩可包含或對應於圖1A之硬遮罩層104且可使用上文參考圖1A之硬遮罩層104所描述之沈積技術之任何者來沈積。在第一階段500期間，將定製圖案施加至光阻層506且執行一或多個微影操作以移除光阻層506之定製圖案部分504，且光阻層506之剩餘部分留在基板502上。例如，微影操作可移除定製圖案部分504 (例如具有由定製圖案界定之形狀之部分)且曝露基板502之表面(或硬遮罩層之表面，若硬遮罩層包含於基板502與光阻層506之間)。在一些實施方案中，微影操作包含DUV微影程序。在一些實施方案中，定製圖案(例如，對應定製圖案部分504)係多邊形切口圖案，且光阻層506之剩餘部分包含關於多邊形切口圖案之外部部分。例如，多邊形切口圖案可為鑰匙孔形切口圖案，如圖5A中所展示。作為其他實例，多邊形切口圖案可為正方形切口圖案、矩形切口圖案、三角形切口圖案、菱形切口圖案、平行四邊形切口圖案、橢圓形切口圖案或另一形狀之切口圖案。在一些此等實施方案中，多邊形切口圖案經仔細設計使得後續電漿蝕刻或濕式化學蝕刻產生導致針尖內之多邊形凹腔之基板502 (及視情況硬遮罩層)之經控制切口，如下文進一步描述。在一些此等實施方案中，多邊形切口圖案之尺寸可將多邊形凹腔之尺寸控制在100 nm內。

圖5B繪示程序之第二階段510。在第二階段510期間，執行第一蝕刻程序以在基板502內切割多邊形凹腔512。為了繪示，第一蝕刻程序可切除多邊形圖案下方之基板502之一部分以產生自光阻層506延伸至多邊形凹腔512之底部(在圖5B中所繪示之定向上)之開口514。第一蝕刻可使用能夠蝕刻具有奈米裕度之特徵之蝕刻程序來執行。在較佳實施方案中，第一蝕刻程序係電漿蝕刻程序，諸如DRIE程序。在其他實施方案中，第一蝕刻程序係濕式蝕刻程序(例如濕式化學蝕刻程序)、乾式蝕刻程序或另一類型之蝕刻程序。多邊形凹腔512之一或多個尺寸係基於對應於定製圖案部分504之多邊形切口圖案之一或多個尺寸。例如，多邊形凹腔512之(若干)尺寸及形狀可相同於多邊形圖案之(若干)尺寸及形狀。在圖5B中所展示之實例中，多邊形凹腔512係鑰匙孔形凹腔，但使用上述定製圖案之其他形狀之其他形狀之凹腔或凹陷係可行的。

圖5C繪示程序之第三階段520。在第三階段520期間，可在基板502上之多邊形凹腔512上方及/或上沈積硬遮罩蓋522。硬遮罩蓋522可包含或對應於圖1E之硬遮罩蓋142且可使用上文參考圖1E之硬遮罩蓋142所描述之沈積技術之任何者來沈積。硬遮罩蓋522可包含SiO、SiC、SiN或適合於提供蝕刻遮罩或硬遮罩之任何材料。在一些實施方案中，若包含選用硬遮罩層，則硬遮罩蓋522包含相同於基板502與光阻層506之間的選用硬遮罩層之材料。替代地，若包含選用硬遮罩層，則硬遮罩蓋522可包含不同於選用硬遮罩層之材料。在一些實施方案中，硬遮罩蓋522可沈積為較大硬遮罩層，其接著藉由微影程序及蝕刻程序來圖案化為硬遮罩蓋522。例如，硬遮罩蓋材料可使用PECVD沈積，接著執行微影程序及蝕刻程序以圍繞多邊形凹腔512圖案化一圓且接著自圓切除硬遮罩蓋材料之外部部分以留下硬遮罩蓋522。硬遮罩蓋522之中心可自多邊形凹腔512之中心偏移，使得多邊形凹腔512之至少一小部分不被硬遮罩蓋522覆蓋。儘管在圖5C中展示，但第三階段520及硬遮罩蓋522係選用的且在一些其他實施方案中，多邊形凹腔512上方沒有硬遮罩蓋522。

圖5D繪示程序之第四階段530。在第四階段530期間，可執行第二蝕刻程序(亦指稱主矽蝕刻)以產生在第一端處之尖端內具有多邊形凹腔512之基板柱532。在一些實施方案中，第二蝕刻程序係經執行以切除包圍硬遮罩蓋522之基板502之波希蝕刻程序。在一些其他實施方案中，第二蝕刻程序可為漿蝕刻程序、濕式蝕刻程序、乾式蝕刻程序或另一類型之蝕刻程序。因為硬遮罩蓋522之中心自多邊形凹腔512之中心偏移，所以第二蝕刻程序使用硬遮罩蓋522作為遮罩來切除呈圓形形狀之基板502以導致蝕除未被硬遮罩蓋522覆蓋之多邊形凹腔512之至少小部分，藉此形成基板柱532之開口。例如，鑰匙孔形凹腔之邊緣在第二蝕刻程序之後與圓柱形基板柱之邊緣相交，如圖5D中所描繪。基板柱532之開口可根據多邊形凹腔512之高度界定，使得至少在沿基板柱532之圓周之點處，多邊形凹腔512可經由開口自基板柱532之外部進入。多邊形凹腔512 (例如鑰匙孔形凹腔)之整體幾何形狀可經描述為兩個拔模角之相交。基板柱532依第一拔模角形成且多邊形凹腔512依特定蝕刻溝槽向外拔模角形成，且此等幾何形狀之各者經蝕刻至一深度，使得拔模角相交以形成具有特定幾何形狀及/或寬度之(若干)開口。在其中包含選用硬遮罩層之實施方案中，第二蝕刻程序可包含硬遮罩蝕刻程序(或在硬遮罩蝕刻程序之後)以切除選用硬遮罩層之剩餘部分。在一些實施方案中，第二蝕刻程序經設計以在基板502中蝕刻(例如切割)至在5 µm至500 µm之間的範圍內且在一些特定實施方案中在1 µm至150 µm之範圍之間的蝕刻深度。另外或替代地，第二蝕刻程序可為上述漸縮蝕刻程序。在其中包含硬遮罩蓋522之實施方案中，可執行額外硬遮罩蝕刻以移除硬遮罩蓋522。

圖5E繪示程序之第五階段540。在第五階段540期間，可執行一或多個薄化程序以進一步漸縮基板柱532。例如，與基板柱532之對置端(例如自基板502延伸之圖5E中之底端)相比，可執行一或多個氧化薄化程序(例如單階段或多階段氧化薄化程序)以朝向基板柱532之尖端(例如包含多邊形凹腔512之端)進一步減小尺寸，諸如直徑。歸因於漸縮蝕刻程序及/或氧化薄化程序，由基板柱532 (包含多邊形凹腔512)形成之微針542可經漸縮使得在圖5E中所展示之定向上，微針542之直徑隨著微針542沿自尖端至基板502之蝕刻深度之縱軸線穿過而保持相同或增大。此漸縮導致微針542更撓性且在用於生物醫學應用中時不太可能斷裂。另外，多邊形凹腔512及微針542可透過控制多邊形切口圖案之尺寸來設計以具有用於各種生物醫學應用之特定深度及縱橫比，藉此增加微針542之實用性。例如，多邊形凹腔512之開口可使微針542能夠在將有效負載輸送至細胞時充當毛細抽吸長鼻。若微針542摻雜有離子或任何種類之電荷載子，則離子可透過開口自微針導出，藉此影響吸附及解吸動力學。另外或替代地，微針542能夠經由提供電滲流來使表面濕潤或去濕且與細胞介接。在其中微針542係微針陣列之部分之實施方案中，微針陣列可依在10 µm至20 µm之間的範圍內之節距(例如，在微針之間)形成於1 cm ²晶粒上。

參考圖6A至圖6E，展示根據本發明之一或多個態樣之具有高縱橫比之微針或工具之製程之實例之階段。在圖6A至圖6E中所展示之實例中，執行程序以製造在尖端處具有多孔部分之微針(或其他工具)。在一些實施方案中，參考圖6A至圖6E所描述之階段之一或多者可包含或對應於上文參考圖1A至圖1F所描述之階段100、110、120、130、140及150之一或多者，可在該一或多者之前，可在該一或多者之間，或可在該一或多者之後。

圖6A繪示程序之第一階段600。在第一階段600之前，光阻層沈積於基板602上或沈積於基板602上之選用硬遮罩層(未展示)上。光阻層可包含或對應於圖1B之光阻層112且可使用上文參考圖1B之光阻層112所描述之沈積技術之任何者來沈積。選用硬遮罩可包含或對應於圖1A之硬遮罩層104且可使用上文參考圖1A之硬遮罩層104所描述之沈積技術之任何者來沈積。在第一階段600期間，將定製圖案施加至光阻層且執行一或多個微影操作，使得遮罩結構606形成於基板602之定製圖案形狀部分604上。例如，微影操作可在基板602上之硬遮罩層或硬遮罩蓋上界定圓形圖案。在一些實施方案中，微影操作包含DUV微影程序。在一些實施方案中，定製圖案(例如，對應定製圖案形狀部分604)係圓形圖案。在一些此等實施方案中，圓形圖案之尺寸可將微針之尖端之尺寸控制在100 nm內。在界定定製圖案之後，執行第一蝕刻程序以自遮罩結構606切除硬遮罩層之剩餘部分。第一蝕刻可使用能夠蝕刻具有奈米裕度之特徵之蝕刻程序來執行。在較佳實施方案中，第一蝕刻程序係電漿蝕刻程序，諸如DRIE程序。在其他實施方案中，第一蝕刻程序係濕式蝕刻程序(例如濕式化學蝕刻程序)、乾式蝕刻程序或另一類型之蝕刻程序。由圖6A至圖6E之程序製造之微針尖端之一或多個尺寸係基於對應於定製圖案形狀部分604之圓形圖案之一或多個尺寸。例如，尖端之直徑可基於圓形圖案之直徑。在一些實施方案中，基於定製圖案形狀部分604之直徑，尖端之直徑在750 nm至1300 nm之間的範圍內或小於1 µm。

圖6B繪示程序之第二階段610。在第二階段610期間，可執行第二蝕刻程序(亦指稱主矽蝕刻)以產生在第一端處具有平頭端612之基板柱614。在一些實施方案中，第二蝕刻程序係經執行以切除包圍定製圖案形狀部分604之基板602之波希蝕刻程序。在一些其他實施方案中，第二蝕刻程序可為電漿蝕刻程序、濕式蝕刻程序、乾式蝕刻程序或另一類型之蝕刻程序。在其中包含選用硬遮罩層之實施方案中，第二蝕刻程序可包含硬遮罩蝕刻程序(或在硬遮罩蝕刻程序之後)以切除選用硬遮罩層之剩餘部分。在一些實施方案中，第二蝕刻程序經設計以在基板602中蝕刻(例如切割)至在5 µm至500 µm之間的範圍內且在一些特定實施方案中在1 µm至150 µm之範圍之間的蝕刻深度。另外或替代地，第二蝕刻程序可為上述漸縮蝕刻程序。在一些實施方案中，可執行一或多個薄化程序以進一步漸縮基板柱614。例如，與基板柱614之對置端(例如自基板602延伸之圖6B中之底端)相比，可執行一或多個氧化薄化程序(例如單階段或多階段氧化薄化程序)以朝向基板柱614之平頭端612進一步減小尺寸，諸如直徑。

圖6C繪示程序之第三階段620。在第三階段620期間，可對包含或相鄰於平頭端612之基板柱614之一部分執行氧化程序。氧化程序係氧化轉化程序且亦可稱為或指稱氧化酸洗。執行氧化程序可在基板柱614之部分之外部內形成一或多個細孔622，諸如繪示性細孔622A及622B。細孔可為小孔、凹腔、凹陷或其類似者，但通常不是穿過基板柱614之通孔。對其執行氧化程序之基板柱614之部分之大小可基於微針(或其他工具)經製造用於之應用來選擇。在一些實施方案中，氧化程序係化學氧化程序。在一些此等實施方案中，細孔622之形態係基於化學氧化程序期間所使用之化學試劑之濃度。例如，使用較高濃度之化學試劑可引起形成更多細孔，具有較大面積之細孔、較深細孔或其等之組合，且使用較低濃度之化學試劑可引起形成少數細孔、具有較小面積之細孔、較淺細孔或其等之組合。替代地，氧化程序可為電氧化程序。在一些此等實施方案中，細孔622之形態可基於電氧化程序期間所施加之電流、製造期間所使用之蝕刻劑或化學物或其等之組合。為了繪示，藉由選擇施加電流、化學試劑之濃度、製造期間所使用之蝕刻劑及/或其類似者，細孔622之形態可經控制以改變形狀、大小及/或外觀或在一些其他實施方案中，形成具有有利於分子載物吸附及/或解吸之特定尺寸之小突起(而非細孔622)。此有點像是什麼將其聯繫在一起。

圖6D繪示程序之第四階段630。第四階段630表示第三階段620之氧化程序及第二階段610之漸縮程序完成。歸因於第二階段610之漸縮蝕刻程序及/或氧化薄化程序，由平頭端612及基板柱614形成之微針632可經漸縮使得在圖6D中所展示之定向上，微針632之直徑隨著微針632沿自平頭端612至基板602之蝕刻深度之縱軸線穿過而保持相同或增大。此漸縮導致微針632更撓性且在用於生物醫學應用中時不太可能斷裂。另外，細孔622 (或在其他實施方案中，小突起)可使微針632能夠用於不同於不具有細孔或突起之習知微針之應用。圖6E繪示在基板602上方延伸之微針632之側視圖，圖6E中所展示的在階段600、610、620及630完成之後。

參考圖7A至圖7F，展示根據本發明之一或多個態樣之具有高縱橫比之微針或工具之製程之實例之階段。在圖7A至圖7F中所展示之實例中，執行程序以製造具有以金屬或金屬合金塗覆之錐形尖端之微針(或其他工具)。在一些實施方案中，參考圖7A至圖7F所描述之階段之一或多者可包含或對應於上文參考圖1A至圖1F所描述之階段100、110、120、130、140及150之一或多者，可在該一或多者之前，可在該一或多者之間，或可在該一或多者之後。

圖7A繪示程序之第一階段700。在第一階段700之前，光阻層706沈積於基板702上或沈積於基板702上之選用硬遮罩層(未展示)上。光阻層706可包含或對應於圖1B之光阻層112且可使用上文參考圖1B之光阻層112所描述之沈積技術之任何者來沈積。選用硬遮罩可包含或對應於圖1A之硬遮罩層104且可使用上文參考圖1A之硬遮罩層104所描述之沈積技術之任何者來沈積。在第一階段700期間，將定製圖案施加至光阻層706且執行一或多個微影操作以移除光阻層706之定製圖案部分704，且光阻層706之剩餘部分706A及706B留在基板702上。例如，微影操作可移除定製圖案部分704 (例如具有由定製圖案界定之形狀之部分)且曝露基板702之表面(或硬遮罩層之表面，若硬遮罩層包含於基板702與光阻層706之間)。在一些實施方案中，微影操作包含DUV微影程序。在一些實施方案中，定製圖案(例如，對應於定製圖案部分704)係環形切口圖案，且光阻層706之剩餘部分包含外部部分706A及內部部分706B (例如中心部分)。在一些此等實施方案中，環形圖案經仔細設計使得後續電漿蝕刻或濕式化學蝕刻產生導致將充當針尖之斜錐體形狀之基板702 (及視情況硬遮罩層)之經控制切口，如下文進一步描述。在一些此等實施方案中，環形切口圖案之尺寸可將錐體形狀之尺寸控制在100 nm內。

圖7B繪示程序之第二階段710。在第二階段710期間，執行第一蝕刻程序以切割自基板702之蝕刻表面716延伸之錐形特徵712。為了繪示，第一蝕刻程序可切除基板702之一部分以產生自光阻層706延伸至蝕刻表面716之開口714，其具有自蝕刻表面716向上(在圖7B中所展示之定向上)延伸之錐形特徵712 (例如錐體)。第一蝕刻可使用能夠蝕刻具有奈米裕度之特徵之蝕刻程序來執行。在較佳實施方案中，第一蝕刻程序係電漿蝕刻程序，諸如DRIE程序。在其他實施方案中，第一蝕刻程序係濕式蝕刻程序(例如濕式化學蝕刻程序)、乾式蝕刻程序或另一類型之蝕刻程序。錐形特徵712之一或多個尺寸係基於對應於定製圖案部分704之多邊形切口圖案之一或多個尺寸。例如，錐形特徵712之高度及與錐形特徵712相關聯之錐度可基於環形切口圖案之內部(例如內部部分706B)之一或多個尺寸。為了繪示，內部部分706B之直徑可經選擇以控制錐形特徵712之最大深度及錐度。作為另一實例，錐形特徵712之基部之直徑可基於環形切口圖案之直徑。在一些實施方案中，基於內部部分706B之直徑，錐形特徵712之高度在0.1 µm至100 µm之間的範圍內。另外或替代地，錐形特徵712之尖端之直徑可在10 nm至300 nm之間的範圍內。在其他實例中，基於定製圖案部分704之直徑與內部部分706B之直徑之間的差，尖端可小於1 µm。另外或替代地，基於定製圖案部分704之直徑，錐形特徵712之基部之直徑可在1 µm至100 µm之間的範圍內。

圖7C繪示程序之第三階段720。在第三階段720期間，可在錐形特徵712上沈積金屬材料。金屬材料之沈積可形成錐形特徵712之至少一部分上之金屬塗層，藉此導致金屬塗覆特徵722。金屬材料可經由氣相沈積程序、電子束程序、濺鍍程序、電沈積程序或適合於沈積金屬或金屬材料之任何類型之沈積程序來沈積。金屬材料可包含無機金屬、有機金屬、或金屬合金或金屬及/或金屬合金之混合物。作為繪示性實例，塗覆金屬塗覆特徵722之金屬材料可包含金、銀、銅或其等之合金。替代地，在第一階段700中將定製圖案施加至光阻層706之後，程序可包含將金屬膜沈積於光阻層706之剩餘部分及定製圖案上，使得金屬膜之一部分覆蓋定製圖案。在此實例中，上述微影操作可包含金屬化剝離程序，其移除光阻層706之剩餘部分及安置於光阻層706之剩餘部分上之金屬膜之剩餘部分以導致金屬塗覆經蝕刻以形成金屬塗覆特徵722之區域中之基板702。

圖7D繪示程序之第四階段730。在第四階段730期間，可在蝕刻表面716上之金屬塗覆特徵722上方及/或上沈積硬遮罩蓋732。硬遮罩蓋732可包含在後續蝕刻程序期間囊封金屬塗覆特徵722之金屬材料以防止金屬材料曝露於電漿蝕刻條件之保護材料。硬遮罩蓋732可包含或對應於圖1E之硬遮罩蓋142且可使用上文參考圖1E之硬遮罩蓋142所描述之沈積技術之任何者來沈積。硬遮罩蓋732可包含SiO、SiC、SiN或適合於提供蝕刻遮罩或硬遮罩之任何材料。在一些實施方案中，若包含選用硬遮罩層，則硬遮罩蓋742包含相同於基板702與光阻層706之間的選用硬遮罩層之材料。替代地，若包含選用硬遮罩層，則硬遮罩蓋742可包含不同於選用硬遮罩層之材料。在一些實施方案中，硬遮罩蓋732可沈積為較大硬遮罩層，其接著藉由微影程序及蝕刻程序來圖案化為硬遮罩蓋732。例如，硬遮罩蓋材料可使用PECVD沈積，接著執行微影程序及蝕刻程序以圍繞金屬塗覆特徵722圖案化一圓且接著自圓切除硬遮罩蓋材料之外部部分以留下硬遮罩蓋732。儘管在圖7D中展示，但第四階段730及硬遮罩蓋732係選用的且在一些其他實施方案中，金屬塗覆特徵722上方沒有硬遮罩蓋732。

圖7E繪示程序之第五階段740。在第五階段740期間，可執行第二蝕刻程序(亦指稱主矽蝕刻)以產生在第一端處具有金屬塗覆特徵722作為尖端之基板柱742。在一些實施方案中，第二蝕刻程序係經執行以切除包圍曝露蝕刻表面716之基板102之波希蝕刻程序。在一些其他實施方案中，第二蝕刻程序可為電漿蝕刻程序、濕式蝕刻程序、乾式蝕刻程序或另一類型之蝕刻程序。光阻層706之外部部分706A可在第二蝕刻程序之前清潔。在其中包含選用硬遮罩層之實施方案中，第二蝕刻程序可包含硬遮罩蝕刻程序(或在硬遮罩蝕刻程序之後)以切除選用硬遮罩層之剩餘部分。在一些實施方案中，第二蝕刻程序經設計以在基板702中蝕刻(例如切割)至在5 µm至500 µm之間的範圍內且在一些特定實施方案中在1 µm至150 µm之範圍之間的蝕刻深度。另外或替代地，第二蝕刻程序可為上述漸縮蝕刻程序。在其中包含硬遮罩蓋732之實施方案中，可執行額外硬遮罩蝕刻以移除硬遮罩蓋732。

圖7F繪示程序之第六階段750。在第六階段750期間，可執行一或多個薄化程序以進一步漸縮基板柱742。例如，與基板柱742之對置端(例如自基板702延伸之圖7F中之底端)相比，可執行一或多個氧化薄化程序(例如單階段或多階段氧化薄化程序)以朝向基板柱742之尖端(例如包含金屬塗覆特徵722之端)進一步減小尺寸，諸如直徑。歸因於漸縮蝕刻程序及/或氧化薄化程序，由金屬塗覆特徵722及基板柱742形成之微針752可經漸縮使得在圖7F中所展示之定向上，微針752之直徑隨著微針752沿自尖端至基板702之蝕刻深度之縱軸線穿過而保持相同或增大。此漸縮導致微針752更撓性且在用於生物醫學應用中時不太可能斷裂。另外，金屬塗覆特徵722可透過控制環形切口圖案之尺寸來設計以具有用於各種生物醫學應用之特定銳度及縱橫比，藉此增加微針752之實用性。在一些特定實施方案中，微針752可經設計使得金屬塗覆特徵722具有約3 µm之起始直徑(例如，在第二蝕刻程序之前)且微針752之高度(例如，在第二蝕刻程序之後)在0.1 µm至100 µm之間的範圍內。在一些此等實施方案中，金屬塗覆特徵722可經銳化以具有小於1 µm之直徑(d1)，且微針752之基部處之直徑(d2)可在1 µm至100 µm之間的範圍內。在其中微針752係微針陣列之部分之實施方案中，微針陣列可依在10 µm至20 µm之間的範圍內之節距(例如，在微針之間)形成於1 cm ²晶粒上。儘管圖7A至圖7F中所展示之實例描繪在基板特徵(諸如錐形特徵)上沈積金屬，但在其他實施方案中，參考圖7A至圖7F所描述之金屬沈積可在用所揭示之程序形成之凹腔上執行，諸如參考圖3A至圖3E、圖4A至圖4E及/或圖5A至圖5E所描述之凹腔。

參考圖8A至圖8D，展示根據本發明之一或多個態樣之具有高縱橫比之微針或工具之製程之實例之階段。在圖8A至圖8D中所展示之實例中，執行程序以製造具有以金屬或金屬合金塗覆之墊形端之微針(或其他工具)。在一些實施方案中，參考圖8A至圖8D所描述之階段之一或多者可包含或對應於上文參考圖1A至圖1F所描述之階段100、110、120、130、140及150之一或多者，可在該一或多者之前，可在該一或多者之間，或可在該一或多者之後。

圖8A繪示程序之第一階段800。在第一階段800之前，光阻層沈積於基板802上或沈積於基板802上之選用硬遮罩層(未展示)上。光阻層可包含或對應於圖1B之光阻層112且可使用上文參考圖1B之光阻層112所描述之沈積技術之任何者來沈積。選用硬遮罩可包含或對應於圖1A之硬遮罩層104且可使用上文參考圖1A之硬遮罩層104所描述之沈積技術之任何者來沈積。在第一階段800期間，將定製圖案施加至光阻層且執行一或多個微影操作以移除除基板802之定製圖案形狀部分804上方之外的光阻層。例如，微影操作可移除除具有由定製圖案界定之形狀之一部分之外的光阻層之外部區域。在一些實施方案中，微影操作包含DUV微影程序。在一些實施方案中，定製圖案(例如，對應定製圖案形狀部分804)係圓形圖案(例如小點圖案)。在一些此等實施方案中，圓形圖案經仔細設計使得後續電漿蝕刻或濕式化學蝕刻產生導致將充當針尖之墊形狀之基板802 (及視情況硬遮罩層)之經控制切口，如下文進一步描述。在一些此等實施方案中，圓形圖案之尺寸可將墊形狀之尺寸控制在100 nm內。在界定定製圖案之後，執行第一蝕刻程序以切除選用硬遮罩層之剩餘部分及/或未被圓形圖案覆蓋之基板802之一部分以產生自基板802延伸之墊形特徵。第一蝕刻可使用能夠蝕刻具有奈米裕度之特徵之蝕刻程序來執行。在較佳實施方案中，第一蝕刻程序係電漿蝕刻程序，諸如DRIE程序。在其他實施方案中，第一蝕刻程序係濕式蝕刻程序(例如濕式化學蝕刻程序)、乾式蝕刻程序或另一類型之蝕刻程序。由圖8A至圖8D之程序製造之微針尖端之一或多個尺寸係基於對應於定製圖案形狀部分804之圓形圖案之一或多個尺寸。例如，尖端之直徑可基於圓形圖案之直徑。在一些實施方案中，基於定製圖案形狀部分804之直徑，墊形特徵(例如微針結構之尖端)之直徑在1 µm至100 µm之間的範圍內。在第一蝕刻程序完成且墊形特徵形成之後，金屬材料可沈積於墊形特徵(例如定製形狀基板結構)上。金屬材料之沈積可形成墊形特徵之至少一部分上之金屬塗層，藉此導致金屬塗覆特徵806。金屬材料可經由氣相沈積程序、電子束程序、濺鍍程序、電沈積程序或適合於沈積金屬或金屬材料之任何類型之沈積程序來沈積。金屬材料可包含無機金屬、有機金屬、或金屬合金或金屬及/或金屬合金之混合物。作為繪示性實例，塗覆金屬塗覆特徵806之金屬材料可包含金、銀、銅或其等之合金。替代地，在將定製圖案施加至光阻層之後，第一階段800可包含將金屬膜沈積於光阻層之剩餘部分及定製圖案上，使得金屬膜之一部分覆蓋定製圖案。在此實例中，上述微影操作可包含金屬化剝離程序，其移除光阻層之剩餘部分及沈積於光阻層之剩餘部分上之金屬膜之剩餘部分以導致金屬塗覆將在第一蝕刻程序之後變成金屬塗覆特徵806之定製圖案形狀部分804中之基板802。在一些其他實施方案中，墊形特徵不以金屬塗覆，且程序如圖8B至圖8D中所展示般用墊形基板特徵繼續以導致具有未以金屬塗覆之墊形端(類似於圖2E之微針242之錐形特徵212)之微針。

圖8B繪示程序之第二階段810。在第二階段810期間，硬遮罩蓋812可沈積於金屬塗覆特徵806上方及/或上。硬遮罩蓋812可包含在後續蝕刻程序期間囊封金屬塗覆特徵806之金屬材料以防止金屬材料曝露於電漿蝕刻條件之保護材料。硬遮罩蓋812可包含或對應於圖1E之硬遮罩蓋142且可使用上文參考圖1E之硬遮罩蓋142所描述之沈積技術之任何者來沈積。硬遮罩蓋812可包含SiO、SiC、SiN或適合於提供蝕刻遮罩或硬遮罩之任何材料。在一些實施方案中，若包含選用硬遮罩層，則硬遮罩蓋812包含相同於基板802與光阻層之間的選用硬遮罩層之材料。替代地，若包含選用硬遮罩層，則硬遮罩蓋812可包含不同於選用硬遮罩層之材料。在一些實施方案中，硬遮罩蓋812可沈積為較大硬遮罩層，其接著藉由微影程序及蝕刻程序來圖案化為硬遮罩蓋812。例如，硬遮罩蓋材料可使用PECVD沈積，接著執行微影程序及蝕刻程序以圍繞金屬塗覆特徵806圖案化一圓且接著自圓切除硬遮罩蓋材料之外部部分以留下硬遮罩蓋812。儘管在圖8B中展示，但第二階段810及硬遮罩蓋812係選用的且在一些其他實施方案中，金屬塗覆特徵806上方沒有硬遮罩蓋812。

圖8C繪示程序之第三階段820。在第三階段820期間，可執行第二蝕刻程序(亦指稱主矽蝕刻)以產生在第一端處具有金屬塗覆特徵806作為尖端之基板柱822。在一些實施方案中，第二蝕刻程序係經執行以切除除在金屬塗覆特徵806下方且具有稍大於金屬塗覆特徵806之直徑之一部分之外的基板802之波希蝕刻程序。在一些其他實施方案中，第二蝕刻程序可為電漿蝕刻程序、濕式蝕刻程序、乾式蝕刻程序或另一類型之蝕刻程序。在其中包含選用硬遮罩層之實施方案中，第二蝕刻程序可包含硬遮罩蝕刻程序(或在硬遮罩蝕刻程序之後)以切除選用硬遮罩層之剩餘部分。在一些實施方案中，第二蝕刻程序經設計以在基板802中蝕刻(例如切割)至在5 µm至500 µm之間的範圍內且在一些特定實施方案中在1 µm至150 µm之範圍之間的蝕刻深度。另外或替代地，第二蝕刻程序可為上述漸縮蝕刻程序。在其中包含硬遮罩蓋812之實施方案中，可執行額外硬遮罩蝕刻以移除硬遮罩蓋812。

圖8D繪示程序之第四階段830。在第四階段830期間，可執行一或多個薄化程序以進一步漸縮基板柱822。例如，與基板柱822之對置端(例如自基板802延伸之圖8D中之底端)相比，可執行一或多個氧化薄化程序(例如單階段或多階段氧化薄化程序)以朝向基板柱822之尖端(例如包含金屬塗覆特徵806之端)進一步減小尺寸，諸如直徑。歸因於漸縮蝕刻程序及/或氧化薄化程序，由金屬塗覆特徵806及基板柱822形成之微針832 (或其他工具)可經漸縮使得在圖8D中所展示之定向上，微針832之直徑隨著微針832沿自尖端至基板802之蝕刻深度之縱軸線穿過而保持相同或增大。此漸縮導致微針832更撓性且在用於生物醫學應用中時不太可能斷裂。另外，金屬塗覆特徵806可透過控制圓形圖案之尺寸來設計以具有用於各種生物醫學應用之特定直徑及縱橫比，藉此增加微針832之實用性。在一些特定實施方案中，微針832可經設計使得金屬塗覆特徵806具有在100 nm至500 nm之間或0.1 µm至100 µm之間的範圍內之直徑，且微針832之基部處之直徑可在700 nm至1200 nm之間或1 µm至100 µm之間的範圍內。在其中微針832係微針陣列之部分之實施方案中，微針陣列可依在10 µm至20 µm之間的範圍內之節距(例如，在微針之間)形成於1 cm ²晶粒上。

參考圖9A至圖9E，展示根據本發明之一或多個態樣之具有高縱橫比之微針或工具之製程之實例之階段。在圖9A至圖9E中所展示之實例中，執行程序以製造具有以金屬或金屬合金塗覆之多邊形尖端之微針(或其他工具)。在一些實施方案中，參考圖9A至圖9E所描述之階段之一或多者可包含或對應於上文參考圖1A至圖1F所描述之階段100、110、120、130、140及150之一或多者，可在該一或多者之前，可在該一或多者之間，或可在該一或多者之後。

圖9A繪示程序之第一階段900。在第一階段900之前，光阻層沈積於基板902上或沈積於基板902上之選用硬遮罩層(未展示)上。光阻層可包含或對應於圖1B之光阻層112且可使用上文參考圖1B之光阻層112所描述之沈積技術之任何者來沈積。選用硬遮罩可包含或對應於圖1A之硬遮罩層104且可使用上文參考圖1A之硬遮罩層104所描述之沈積技術之任何者來沈積。在第一階段900期間，將定製圖案施加至光阻層且執行一或多個微影操作以移除除基板902之定製圖案形狀部分上方之外的光阻層。例如，微影操作可移除除具有由定製圖案界定之形狀之一部分之外的光阻層之外部區域。在一些實施方案中，微影操作包含DUV微影程序。在一些實施方案中，定製圖案係多邊形圖案，且多邊形圖案可透過導致定製圖案之多個不複雜圖案之一系列施加來施加。在一些此等實施方案中，多邊形圖案經仔細設計使得後續電漿蝕刻或濕式化學蝕刻產生導致將充當針尖之多邊形形狀之基板902 (及視情況硬遮罩層)之經控制切口，如下文進一步描述。在一些此等實施方案中，多邊形圖案之尺寸可將多邊形形狀之尺寸控制在100 nm內。在施加定製圖案之後，可執行初始蝕刻程序以切除選用硬遮罩層之外部部分及/或基板902之外部部分(例如，至小深度)以產生具有定製圖案形狀(例如多邊形形狀)之遮罩結構904。在一些實施方案中，遮罩結構904具有星形形狀，如圖9A中所描繪之實例中所展示。在其他實施方案中，遮罩結構904可具有其他形狀，諸如三角形形狀、正方形形狀、矩形形狀、菱形形狀、平行四邊形形狀、橢圓形狀或另一類型之多邊形形狀。另外或替代地，星形形狀(或另一形狀)之裂縫或縫隙可透過設計定製圖案來製造成相同於用於由參考圖9A至圖9E所描述之程序形成之微針輸送至細胞中之一些大分子有效負載總成之大小尺度。例如，細胞穿透及中轉通過脂質雙層及材料之流體動力學之細微差別可用於經由微機電系統(MEMS)致動及定製圖案幾何形狀之設計而在受控位移工作流程中選擇性釋放有效負載。定製圖案幾何形狀之設計亦可基於由所製造之微針輸送之有效負載之大小及類型。

圖9B繪示程序之第二階段910。在第二階段910期間，執行第一蝕刻程序以切割自基板902之蝕刻表面延伸之多邊形特徵912。為了繪示，第一蝕刻程序可切除基板902之外部部分至特定深度以導致自基板902向上(在圖9B中所展示之定向上)延伸之多邊形特徵912。第一蝕刻可使用能夠蝕刻具有奈米裕度之特徵之蝕刻程序來執行。在較佳實施方案中，第一蝕刻程序係電漿蝕刻程序，諸如DRIE程序。在其他實施方案中，第一蝕刻程序係濕式蝕刻程序(例如濕式化學蝕刻程序)、乾式蝕刻程序或另一類型之蝕刻程序。多邊形特徵912之一或多個尺寸係基於對應於遮罩結構904之多邊形圖案之一或多個尺寸。在其中遮罩結構904包含硬遮罩材料或其他非基板材料之實施方案中，額外硬遮罩蝕刻可包含於第一蝕刻程序中或在第一蝕刻程序之後以移除遮罩結構904。替代地，若遮罩結構904係矽或其他基板結構，則多邊形特徵912可包含遮罩結構904。在一些實施方案中，第二階段910包含沈積金屬材料或執行金屬剝離程序以使多邊形特徵以金屬或金屬合金材料塗覆，如上文參考圖7A至圖7F及圖8A至圖8D所描述。替代地，金屬沈積或剝離程序可經省略以形成具有矽或其他基板材料尖端之微針。

圖9C繪示程序之第三階段920。在第三階段920期間，可在基板902之蝕刻表面上之多邊形特徵912上方及/或上沈積硬遮罩蓋922。在其中多邊形特徵912塗覆有金屬之實施方案中，硬遮罩蓋922包含在後續蝕刻程序期間囊封多邊形特徵912之金屬材料以防止金屬材料曝露於電漿蝕刻條件之保護材料。硬遮罩蓋922可包含或對應於圖1E之硬遮罩蓋142且可使用上文參考圖1E之硬遮罩蓋142所描述之沈積技術之任何者來沈積。硬遮罩蓋922可包含SiO、SiC、SiN或適合於提供蝕刻遮罩或硬遮罩之任何材料。在一些實施方案中，若包含選用硬遮罩層，則硬遮罩蓋922包含相同於基板902與光阻層之間的選用硬遮罩層之材料。替代地，若包含選用硬遮罩層，則硬遮罩蓋922可包含不同於選用硬遮罩層之材料。在一些實施方案中，硬遮罩蓋922可沈積為較大硬遮罩層，其接著藉由微影程序及蝕刻程序來圖案化為硬遮罩蓋922。例如，硬遮罩蓋材料可使用PECVD沈積，接著執行微影程序及蝕刻程序以圍繞多邊形特徵912圖案化一圓且接著自圓切除硬遮罩蓋材料之外部部分以留下硬遮罩蓋922。儘管在圖9C中展示，但第三階段920及硬遮罩蓋922係選用的且在一些其他實施方案中，金屬塗覆特徵912上方沒有硬遮罩蓋922。

圖9D繪示程序之第四階段930。在第四階段930期間，可執行第二蝕刻程序(亦指稱主矽蝕刻)以產生在第一端處具有多邊形特徵912作為尖端之基板柱932。在一些實施方案中，第二蝕刻程序係經執行以切除由多邊形特徵912覆蓋之部分外之基板902之波希蝕刻程序。在一些其他實施方案中，第二蝕刻程序可為電漿蝕刻程序、濕式蝕刻程序、乾式蝕刻程序或另一類型之蝕刻程序。在其中包含選用硬遮罩層之實施方案中，第二蝕刻程序可包含硬遮罩蝕刻程序(或在硬遮罩蝕刻程序之後)以切除選用硬遮罩層之剩餘部分。在一些實施方案中，第二蝕刻程序經設計以在基板902中蝕刻(例如切割)至在5 µm至500 µm之間的範圍內且在一些特定實施方案中在1 µm至150 µm之範圍之間的蝕刻深度。另外或替代地，第二蝕刻程序可為上述漸縮蝕刻程序。在其中包含硬遮罩蓋922之實施方案中，可執行額外硬遮罩蝕刻以移除硬遮罩蓋922。

圖9E繪示程序之第五階段940。在第五階段940期間，可執行一或多個薄化程序以進一步漸縮基板柱932。例如，與基板柱932之對置端(例如自基板902延伸之圖9E中之底端)相比，可執行一或多個氧化薄化程序(例如單階段或多階段氧化薄化程序)以朝向基板柱932之尖端(例如包含多邊形特徵912之端)進一步減小尺寸，諸如直徑。歸因於漸縮蝕刻程序及/或氧化薄化程序，由多邊形特徵912或圖9E中所展示之經金屬塗覆之多邊形特徵942及基板柱932形成之微針944可經漸縮使得在圖9E中所展示之定向上，微針944之直徑隨著微針944沿自尖端至基板902之蝕刻深度之縱軸線穿過而保持相同或增大。此漸縮導致微針944更撓性且在用於生物醫學應用中時不太可能斷裂。另外，多邊形特徵912 (或經金屬塗覆之多邊形特徵942)可透過控制多邊形圖案之尺寸來設計以具有用於各種生物醫學應用之特定大小及縱橫比，藉此增加微針944之實用性。在其中微針944係微針陣列之部分之實施方案中，微針陣列可依在10 µm至20 µm之間的範圍內之節距(例如，在微針之間)形成於1 cm ²晶粒上。

參考圖10，根據一或多個態樣之用於製造具有高縱橫比之微針或工具之方法之實例之流程圖經展示為方法1000。在一些實施方案中，方法1000之操作可儲存為指令，其等在由一或多個處理器(例如運算裝置或伺服器之一或多個處理器)執行時引起一或多個處理器執行方法1000之操作。在一些實施方案中，此等指令可儲存於非暫時性電腦可讀儲存裝置或非暫時性電腦可讀儲存媒體上。在一些實施方案中，方法1000可由運算裝置(諸如本文中參考圖12進一步描述之運算裝置)執行。在圖10中，虛線表示微影塗層剝除與蝕刻之間的序列之潛在移位。另外，參考1006、1014、1018及1024所描述之操作之一或多者可包含或對應於度量檢查。

方法1000包含在1002中提供矽基板。例如，矽基板可包含或對應於圖1A之基板102。儘管描述為矽基板，但在其他實施方案中，基板可為不同類型之晶圓材料。另外或替代地，矽基板可在頂面上具有SiO ₂之小表面層，諸如具有50埃之最大高度之層。方法1000包含在1004中對矽基板執行預清潔。在一些實施方案中，預清潔係SiO ₂預清潔。例如，SiO ₂預清潔可自矽基板(例如晶圓)移除非想要污染物及/或原生氧化物。

方法1000包含在1006中執行濕式SiO ₂生長程序。例如，濕式SiO ₂生長程序可形成圖1A之硬遮罩層104。濕式SiO ₂生長程序可生長具有約140 nm之高度之SiO ₂硬遮罩層。此階段可包含(若干)度量檢查，諸如量測SiO ₂之薄膜(例如層)之厚度以確保在進行至下一階段之前厚度在容限範圍內。方法1000包含在1008中沈積一或多個微影塗層。例如，一或多個微影塗層可包含或對應於圖1B之光阻層112。在一些實施方案中，微影塗層包含底部防反射塗覆(BARC)層及光阻層，使得BARC層沈積於硬遮罩層與光阻層之間。作為非限制性實例，BARC層可具有約60 nm之高度，且光阻層可具有430 nm之高度。BARC層可經添加以防止光吸收、提供障壁及/或減少晶圓表面處之反射能反射回至光阻層中。

方法1000包含在1010中使微影塗層曝露及顯影。例如，曝露及顯影可施加圖1C之定製圖案122。方法1000包含在1012中執行微影硬烘烤。在使微影塗層曝露及顯影之後執行硬烘烤可移除除對應於定製圖案之位置處之外的光阻層(例如微影塗層)，使得此等光阻層結構可用作方法1000之後續階段中之蝕刻遮罩。作為特定非限制性實例，用於曝露及顯影之曝光矩陣可在每0.0 µm焦點11毫焦耳(mJ)至11.5 mJ之範圍內，且硬烘烤可在120°維持30分鐘。

方法1000包含在1014中執行硬遮罩蝕刻程序。例如，硬遮罩蝕刻程序可形成圖1D之定製形狀特徵134。硬遮罩蝕刻可自開放光阻區域(例如未被遮罩結構覆蓋之區域)蝕除曝露BARC層之部分及接著蝕除曝露硬遮罩層且取決於待形成之針尖特徵而視情況蝕除矽基板之小部分。在一些實施方案中，硬遮罩蝕刻(例如第一蝕刻程序)可執行約30秒。此階段可包含(若干)度量檢查，諸如量測蝕刻之深度或一或多個蝕刻層之厚度以確保在進行至下一階段之前深度在容限範圍內。若要執行濕式清潔，則方法1000進行至1016。否則，方法繼續1018。方法1000可視情況包含在1016中剝除微影塗層。例如，若使用濕式清潔，則濕式清潔可經執行以剝除由1008之沈積留下之微影塗層，諸如在對應於定製遮罩之區域處由光阻層及BARC層形成之遮罩結構。可在預期BARC層在後續矽蝕刻期間微遮罩時或取決於待形成之基板柱之目標幾何形狀而使用濕式清潔。在濕式清潔之後，方法1000繼續1018。

方法1000包含在1018中對基板執行矽蝕刻程序。例如，矽蝕刻可形成圖1F之基板柱152。作為非限制性實例，矽蝕刻(例如第二蝕刻程序)可界定各具有約0.5 µm之直徑及約5 µm之高度之基板柱。在一些實施方案中，矽蝕刻可包含淺蝕刻及深氫氟酸(HF)蝕刻之組合，具有蝕刻及蝕刻劑沈積循環之混合。作為一非限制性實例，矽蝕刻可包含7次HF蝕刻循環(包含5次沈積循環及7次蝕刻循環)及10次淺蝕刻循環及接著7次額外淺蝕刻循環(具有3秒沈積及15次蝕刻)。此階段可包含(若干)度量檢查，諸如量測矽蝕刻之深度或蝕刻矽之厚度以確保在進行至下一階段之前深度在容限範圍內。若執行濕式清潔(例如，在1016中)，則方法1000進行至1022。否則，方法1000繼續1020，且方法1000包含剝除微影塗層。例如，若使用電漿清潔，則電漿清潔可經執行以剝除由1008之沈積留下之微影塗層，諸如由留在基板柱之頂部上之光阻層及BARC層形成之遮罩結構。可在BARC層在矽蝕刻期間不微遮罩時或取決於基板柱之目標幾何形狀而使用電漿清潔。在電漿清潔之後，方法1000繼續1022。在一些實施方案中，在1022之前，可執行一或多個氧化或化學薄化操作以進一步漸縮基板柱，使得基板柱之直徑隨著基板柱沿基板柱之縱軸線自頂部尖端至對置端穿過而增大。另外或替代地，漸縮可藉由控制矽蝕刻之(若干)態樣來執行，諸如STS工具之交替循環(在清潔光阻結構之前)、蝕刻程序運行之間的STS工具之交替腔室清潔步驟(在清潔光阻結構之前)、執行氧化矽生長再銳化且隨後移除氧化物(在清潔光阻結構之後)或其等之組合。

方法1000包含在1022中施加一或多個金屬(或金屬合金)。例如，金屬之施加可包含或對應於參考圖7A至圖7F、圖8A至圖8D及圖9A至圖9E所描述之金屬或金屬合金塗層。作為非限制性實例，可在基板柱之尖端上沈積鈦(Ti)之第一塗層及接著金(Au)之第二塗層，塗層分別具有約10 nm及100 nm之厚度。在此實例中，Ti可經沈積以促進Au黏著至基板柱，且Au可基於所要醫療應用來添加及/或經添加以在掃描電子顯微鏡(SEM)中提供基板柱之間的對比度。方法1000包含在1024中執行SEM複查。例如，SEM複查可經執行以確認由方法1000製造之一或多個微針之尺寸。例如，各基板柱及對應尖端特徵可形成微針、奈米針或另一MEMS或奈米機電系統(NEMS)工具。SME複查可包含一或多個度量檢查，諸如量測各種蝕刻之深度或形成特徵(諸如基板柱、尖端幾何形狀或其類似者)之一或多者之尺寸。在一些實例中，基於參考圖2A至圖2E、圖3A至圖3E、圖4A至圖4E、圖5A至圖5E、圖6A至圖6E、圖7A至圖7F、圖8A至圖8D及圖9A至圖9E所描述之程序，微針可為約5 µm高且具有特定針尖。已根據其中執行金屬沈積之實施方案描述方法1000。在一些其他實施方案中，金屬塗層可經由金屬剝離程序添加，其可導致金屬在微影塗層施加之前施加、除待圖案化之區域(例如微針之尖端)之外的金屬材料剝離及在1022中使用電漿清潔來移除微影塗層(例如，可跳過1016中之濕式清潔程序)。

參考圖11，根據一或多個態樣之用於製造具有高縱橫比之微針或工具之方法之實例之流程圖經展示為方法1100。在一些實施方案中，方法1100之操作可儲存為指令，其等在由一或多個處理器(例如運算裝置或伺服器之一或多個處理器)執行時引起一或多個處理器執行方法1100之操作。在一些實施方案中，此等指令可儲存於非暫時性電腦可讀儲存裝置或非暫時性電腦可讀儲存媒體上。在一些實施方案中，方法1100可由運算裝置(諸如本文中參考圖12進一步描述之運算裝置)執行。

方法1100包含在1102中在基板上沈積光阻層。例如，此可包含如圖1B中所展示及上文所討論之光阻層112的光阻層。在一些實施方案中，硬遮罩層可在沈積光阻層之前沈積於基板上，在此情況中，光阻層沈積於硬遮罩層之表面上。例如，硬遮罩層可包含或對應於圖1A之硬遮罩層104。方法1100包含在1104中將定製圖案施加至光阻層。例如，如圖1C中所展示之定製圖案122之定製圖案可施加至光阻層。

方法1100包含在1106中對光阻層執行一或多個微影操作。一或多個微影操作移除定製圖案下方之光阻層之一部分且自基板形成定製形狀特徵。定製形狀特徵具有對應於定製圖案之形狀。例如，對應於圖1C中所展示之定製圖案122之光阻層之部分可使用一或多個微影操作移除以形成圖1D中所展示之移除部分132及定製形狀特徵134。替代地，若執行負微影，則對應於定製圖案之光阻層之部分可在一或多個微影操作之後留在原位，而不對應於定製圖案之光阻層之其他部分可使用一或多個微影操作移除。

方法1100包含在1108中對基板執行蝕刻程序。定製形狀特徵在蝕刻程序期間充當遮罩。例如，圖1D中所展示之定製形狀特徵134可在蝕刻程序期間充當遮罩。此蝕刻程序可包含電漿蝕刻程序、濕式蝕刻程序、乾式蝕刻程序或另一類型之蝕刻程序。蝕刻程序形成具有包含定製形狀特徵之第一端及位於基板之蝕刻深度處之第二端之基板柱。第二端處之基板柱之尺寸大於第一端處之基板柱之尺寸。例如，圖1F描繪由可包含一或多個蝕刻操作之蝕刻程序形成之基板柱152。如圖1F中所展示，基板柱152之第一端對應於定製形狀特徵134且具有尺寸d1。蝕刻至基板102之蝕刻深度之基板柱152之第二端具有大於尺寸d1之尺寸d2。在一些實施方案中，蝕刻深度可與基板102之表面相距1奈米至150奈米之間。在一些實施方案中，定製形狀特徵及基板柱可形成微針結構或另一類型之工具結構。在其中硬遮罩層在光阻層之前沈積於基板上之一些實施方案中，硬遮罩蝕刻程序可在執行蝕刻程序之前執行(或作為蝕刻程序之部分)以移除藉由移除光阻層之部分而曝露之硬遮罩層之一部分。例如，蝕刻程序可移除光阻層112及硬遮罩層104之部分，如圖1D中所展示。

在一些實施方案中，硬遮罩蓋可沈積於基板上之定製形狀特徵上方。此可在圖11中之1108中所描述之蝕刻程序之前進行。例如，圖1E中所展示之硬遮罩蓋142在蝕刻程序之前沈積於定製形狀特徵134上方。在一些實施方案中，硬遮罩蝕刻程序可在蝕刻程序之後執行以自定製形狀特徵移除硬遮罩蓋。例如，在蝕刻程序之後執行之硬遮罩蝕刻程序導致圖1F中所展示之基板柱。

在一些實施方案中，方法1100亦可包含用於進一步漸縮基板柱之程序。例如，方法1100可包含執行一或多個氧化薄化程序以進一步漸縮基板柱。另外或替代地，方法1100可包含執行一或多個化學薄化程序以進一步漸縮基板柱。

在一些實施方案中，方法1100亦可包含在將複數個定製圖案施加至光阻層上之複數個位置處期間施加定製圖案。在此等實施方案中，一或多個微影操作可移除複數個定製圖案下方之光阻層之複數個部分且自基板形成複數個定製形狀特徵。蝕刻程序可形成複數個基板柱，複數個基板柱之各者具有包含對應定製形狀特徵之各自第一端及位於蝕刻深度處之各自第二端。例如，多個定製圖案可施加至圖1B之光阻層112以形成結構陣列，諸如微針陣列。在一些實施方案中，複數個基板柱之各者之定製形狀特徵可包含相同或實質上類似形狀。例如，微針陣列之各微針可具有尖端，其具有圖2E、圖3E、圖4E、圖5E、圖6E、圖7F、圖8D或圖9E之一者中所展示之形狀。替代地，複數個基板柱之部分之定製形狀特徵可具有彼此不同之形狀及/或大小。例如，若兩個不同定製形狀特徵施加至光阻層之各種位置，則微針陣列之基板柱之第一部分可具有錐形尖端且微針陣列之基板柱之第二部分可具有多邊形尖端。

在一些實施方案中，定製圖案可包含環形切口圖案，且定製形狀特徵可包含自基板延伸之錐體。例如，環形切口圖案可包含或對應於與圖2A之定製圖案部分204相關聯之環形切口圖案，且錐體可包含或對應於圖2B至圖2E之錐形特徵212。在一些實施方案中，錐體之高度及與錐體相關聯之錐度可基於環形切口圖案之內部之一或多個尺寸，且錐體之基部之直徑可基於環形切口圖案之直徑。在一些此等實施方案中，錐體之高度在20 µm至40 µm之間，錐體之尖端之直徑小於200 nm，且基部之直徑在700 nm至1200 nm之間。

在一些實施方案中，定製圖案可包含包圍中心開口切口之環形切口圖案，且定製形狀特徵可包含基板之一部分內之錐形凹腔。例如，環形切口圖案及中心開口切口可包含或對應於圖3A之定製圖案部分304A及304B，且錐形凹腔可包含或對應於圖3B至圖3E之倒錐形凹腔312。在一些實施方案中，錐形凹腔之開口之直徑係基於中心開口切口之直徑。在一些實施方案中，方法1100可包含在執行蝕刻程序之前在環形切口圖案上沈積第一硬遮罩蓋及在中心開口切口上沈積第二硬遮罩蓋。第二硬遮罩蓋及第一硬遮罩蓋在蝕刻程序期間充當遮罩以形成錐形凹腔。在一些實施方案中，方法1100可包含在執行蝕刻程序之前經由CVD程序在環形切口圖案上沈積硬遮罩蓋、在硬遮罩蓋上沈積第二光阻層、將定製圖案施加至第二光阻層及對第二光阻層執行一或多個額外微影操作。一或多個額外微影操作可移除定製圖案下方之第二光阻層之一部分且自硬遮罩蓋形成定製形狀之硬遮罩特徵，且定製形狀之硬遮罩特徵可在蝕刻程序期間充當額外遮罩以形成錐形凹腔。例如，硬遮罩蓋可包含或對應於圖3C之硬遮罩蓋322。

在一些實施方案中，定製圖案可包含圓形切口圖案，且定製形狀特徵可包含基板之一部分內之凹腔。凹腔具有實質上平坦基底。例如，圓形切口可包含或對應於圖4A之定製圖案部分404，且凹腔可包含或對應於圖4B至圖4E之凹腔412。在一些實施方案中，凹腔之直徑係基於圓形切口圖案之直徑。

在一些實施方案中，定製圖案可包含多邊形切口圖案，且定製形狀特徵可包含基板之一部分內之多邊形凹腔。例如，定製圖案可包含或對應於與圖5A之定製圖案部分504對應之定製圖案，且多邊形凹腔可包含或對應於圖5B至圖5E之多邊形凹腔512。在一些此等實施方案中，多邊形切口圖案包含鑰匙孔形切口圖案，且多邊形凹腔包含鑰匙孔形凹腔，如圖5A至圖5B中所展示。另外或替代地，多邊形凹腔之尺寸可基於多邊形切口圖案之對應尺寸。另外或替代地，多邊形凹腔可在沿基板柱之圓周之點處延伸至基板柱之邊緣，且基板柱之開口可界定於點處用於多邊形凹腔之高度，如圖5D中所展示。在一些此等實施方案中，蝕刻程序可包含複數個蝕刻操作，使得複數個蝕刻操作之第一組蝕刻操作形成多邊形凹腔且複數個蝕刻操作之第二組蝕刻操作形成開口。另外或替代地，方法1100包含在執行蝕刻程序之前在多邊形切口圖案上沈積具有圓形形狀之硬遮罩蓋，使得硬遮罩蓋之中心自多邊形切口圖案之中心偏移，且使得硬遮罩蓋在蝕刻程序期間充當額外遮罩以形成多邊形凹腔及開口。例如，硬遮罩蓋可包含或對應於圖5C之硬遮罩蓋422。

在一些實施方案中，方法1100可包含在形成定製形狀特徵及基板柱之後對定製形狀特徵或包含定製形狀特徵之基板柱之一部分執行氧化程序。氧化程序在定製形狀特徵或包含定製形狀特徵之基板柱之部分之外部內形成一或多個細孔。例如，一或多個細孔可包含或對應於圖6C至圖6E之細孔622。在一些此等實施方案中，氧化程序包含化學氧化程序，且一或多個細孔之形態係基於化學氧化程序期間所使用之化學試劑之濃度。替代地，氧化程序可包含電氧化程序，且一或多個細孔之形態可基於電氧化程序期間所施加之電流。

在一些實施方案中，定製圖案包含圓形圖案，且定製形狀特徵包含自基板延伸之墊。例如，墊可包含或對應於圖8A至圖8D之金屬塗覆特徵806。在一些實施方案中，墊之直徑係基於圓形圖案之直徑。

在一些實施方案中，方法1100亦包含在執行蝕刻程序之前在定製形狀特徵上沈積金屬材料，如參考圖7A至圖7F、圖8A至圖8D及圖9A至圖9E所描述。在一些此等實施方案中，定製形狀特徵包含定製形狀基板結構，且金屬材料之沈積在定製形狀基板結構之至少一部分上形成金屬塗層。例如，定製形狀基板結構可包含或對應於圖9B至圖9E之多邊形特徵912。替代地，定製形狀特徵可包含定製形狀凹腔，且金屬材料之沈積可在定製形狀凹腔之一或多個側壁之至少一部分上形成金屬塗層。在包含金屬材料之沈積之一些實施方案中，金屬材料經由氣相沈積程序、電子束程序、濺鍍程序或電沈積程序來沈積。另外或替代地，方法1100可進一步包含在執行蝕刻程序之前在金屬材料及定製形狀特徵上方沈積保護材料，使得保護材料在蝕刻程序期間囊封金屬材料。例如，保護材料可包含或對應於圖7D之硬遮罩蓋732、圖8B之硬遮罩蓋812或圖9C之硬遮罩蓋922。另外或替代地，在將定製圖案施加至光阻層之後，金屬膜可沈積於光阻層之剩餘部分及定製圖案上，使得金屬膜之一部分覆蓋定製圖案。在此實例中，執行一或多個微影操作可包含執行金屬化剝離程序以移除光阻層之剩餘部分及安置於光阻層之剩餘部分上之金屬膜之剩餘部分。

參考圖12，根據本發明之一或多個態樣之可操作以支援具有高縱橫比之微針或工具之製造之運算裝置之實例經展示為包含運算裝置1210之運算環境1200。運算裝置1210可操作以引發或控制一或多個微針或其他工具之製造，包含參考圖1A至圖1F、圖2A至圖2E、圖3A至圖3E、圖4A至圖4E、圖5A至圖5E、圖6A至圖6E、圖7A至圖7F、圖8A至圖8D及圖9A至圖9E所描述之程序之任何者之階段。

運算裝置1210包含至少一個處理器1220及系統記憶體1230。取決於運算裝置之組態及類型，系統記憶體1230可為揮發性(諸如隨機存取記憶體或「RAM」)、非揮發性(諸如唯讀記憶體或「ROM」、快閃記憶體及即使在未提供電力但維持儲存資料之類似記憶體裝置)或兩者之一些組合。系統記憶體1230通常包含指令1232及一或多個應用程式。至少一個處理器1220可操作以執行指令1232以執行本文中所描述之一或多個操作，包含圖10之方法1000或圖11之方法1100之操作。替代地，指令1232、應用程式或兩者可位於多個運算裝置處，其中多個運算裝置係分佈式運算系統之部分。在此情況中，分佈式系統之多個運算裝置之一或多者可包括代表性運算裝置1210。

運算裝置1210亦可具有額外特徵或功能。例如，運算裝置1210亦可包含諸如磁碟、光碟、磁帶及標準大小或小型快閃記憶卡之可移除及/或不可移除資料儲存裝置。此等額外儲存器在圖12中由儲存器1240繪示。電腦儲存媒體可包含在任何方法或技術中實施以儲存諸如電腦可讀指令、資料結構、程式組件或其他資料之資訊之揮發性及/或非揮發性儲存器及可移除及/或不可移除媒體。系統記憶體1230及儲存器1240係電腦儲存媒體之實例。電腦儲存媒體包含(但不限於) RAM、ROM、電可擦除可程式化唯讀記憶體(EEPROM)、快閃記憶體或其他記憶體技術、光碟(CD)、數位多功能光碟(DVD)或其他光學儲存器、卡式磁帶、磁帶、磁碟儲存器或其他磁性儲存裝置或可用於儲存資訊且可由運算裝置1210存取之任何其他媒體。任何此等電腦儲存媒體可為運算裝置1210之部分。運算裝置1210亦可具有(若干)輸入/輸出(I/O)裝置1250，其等可包含輸入裝置(諸如鍵盤、滑鼠、筆、語音輸入裝置、觸控輸入裝置等)、(若干)輸出裝置(諸如顯示器、揚聲器、印表機等)或其等之組合。

運算裝置1210亦含有允許運算裝置1210經由有線或無線網路1270與製造系統1280通信之一或多個通信介面1260。製造系統1280可包含一或多個半導體製造工具、一或多個運算裝置、其他工具或裝置或其等之組合。在繪示性實施例中，製造系統1280可引發或促進參考圖1A至圖1F、圖2A至圖2E、圖3A至圖3E、圖4A至圖4E、圖5A至圖5E、圖6A至圖6E、圖7A至圖7F、圖8A至圖8D或圖9A至圖9E所描述之程序之階段之任何者。

(若干)通信介面1260係通信媒體之實例。舉例而言但不限於，通信媒體可包含有線媒體(諸如有線網路或直接有線連接)及無線媒體(諸如聲波、射頻(RF)、紅外線及其他無線媒體)。然而，應瞭解，未必需要圖12中所繪示或先前段落中依其他方式描述之所有組件或裝置來支援本文中所描述之實施例。例如，(若干) I/O裝置1250可為選用的。

圖13A至圖13D描繪根據本發明之一或多個態樣之自基板形成為微針陣列1300之複數個微針之例示性實施方案。為了繪示目的，圖13A至圖13D中描繪特定微針1302。圖13A描繪微針陣列1300，且圖13B至圖13D展示微針陣列1300之特定微針1302之越來越靠近細節。在圖13C中，微針1302之尖端1304自點Pa1延伸至點PaR1。在此實例中，尖端可具有12.25 μm之沿點Pa1至點PaR1之間的距離之長度。在圖13D中，尖端1304在尖端1304之一端處具有第一直徑(自點Pa2量測至點PaR2)且在尖端1304之另一端處具有第二直徑(自點Pa3量測至PaR3)。在圖13C中所繪示之實例中，第一直徑係391.3 nm且第二直徑係1.631 μm。此等直徑突顯使用諸如上述程序之程序製造之微針及微針尖端可達成之漸縮種類。此漸縮可導致微針具有高縱橫比，如其中縱橫比係第二直徑與第一直徑之比率之此實例所繪示。

應注意，其他類型之裝置及功能可根據本發明之態樣提供且本文中所討論之特定裝置及功能僅供說明，而非用於限制。應注意，圖10之方法1000及圖11之方法1100之操作可依任何順序執行。另外或替代地，參考圖10之方法1000或圖11之方法1100所描述之一或多個操作可在圖11之方法1100或圖10之方法1000之另一者執行期間執行。亦應注意，圖10之方法1000或圖11之方法1100亦可包含與圖1A至圖1F之階段100、110、120、130及140、圖2A至圖2E之階段200、210、220、230及240、圖3A至圖3E之階段300、310、320、330及340、圖4A至圖4E之階段400、410、420、430及440、圖5A至圖5E之階段500、510、520、530及540、圖6A至圖6E之階段600、610、620、630及側視圖640、圖7A至圖7F之階段700、710、720、730、740及750、圖8A至圖8D之階段800、810、820及830或圖9A至圖9E之階段900、910、920、930及940之操作之描述一致之其他功能或操作。

熟習技術者應理解，資訊及信號可使用各種不同工藝及技術之任何者來表示。例如，以上描述中可參考之資料、指令、命令、資訊、信號、位元、符號及晶片可由電壓、電流、電磁波、磁場或磁粒子、光場或磁粒子或其等之任何組合表示。

本文中關於圖1至圖13D所描述之組件、功能區塊及模組包含處理器、電子裝置、硬體裝置、電子組件、邏輯電路、記憶體、軟體碼、韌體碼及其他實例或其等之任何組合。另外，本文中所討論之特徵可經由專用處理器電路系統、經由可執行指令或其等之組合實施。

熟習技術者應進一步瞭解，結合本發明所描述之各種繪示性邏輯區塊、模組、電路及演算法步驟可實施為電子硬體、電腦軟體或兩者之組合。為清楚繪示硬體及軟體之此可互換性，上文已從其功能方面大體上描述各種繪示性組件、區塊、模組、電路及步驟。此功能實施為硬體還是軟體取決於特定應用及強加於整體系統之設計約束。熟習技術者可針對各特定應用依不同方式實施所描述之功能，但此等實施決定不應被解譯為引起對本發明之範疇之背離。熟習技術者亦將易於認識到，本文中所描述之組件、方法或互動之順序或組合僅為實例且本發明之各種態樣之組件、方法或互動可依除本文中所繪示及描述之方式之外的方式組合或執行。

結合本文中所揭示之實施方案所描述之各種繪示性邏輯、邏輯區塊、模組、電路及演算法程序可實施為電子硬體、電腦軟體或兩者之組合。硬體及軟體之可互換性已從功能方面大體上描述且在上述各種繪示性組件、區塊、模組、電路及程序中繪示。此功能以硬體還是軟體實施取決於特定應用及強加於整個系統之設計約束。

用於實施結合本文中所揭示之態樣所描述之各種繪示性邏輯、邏輯區塊、模組及電路之硬體及資料處理設備可用經設計以執行本文中所描述之功能之通用單晶片或多晶片處理器、數位信號處理器(DSP)、專用積體電路(ASIC)、場可程式化閘陣列(FPGA)或其他可程式化邏輯裝置、離散閘或電晶體邏輯、離散硬體組件或其等之任何組合實施或執行。通用處理器可為微處理器或任何習知處理器、控制器、微處理器或狀態機。在一些實施方案中，處理器亦可實施為運算裝置之組合，諸如DSP及微處理器、複數個微處理器、結合DSP核心之一或多個微處理器或任何其他此組態之組合。在一些實施方案中，特定程序及方法可由特定於給定功能之電路系統執行。

在一或多個態樣中，所描述之功能可實施於硬體、數位電子電路系統、電腦軟體、韌體(包含本說明書中所揭示之結構及其結構等效物)或其等之任何組合中。本說明書中所描述之標的之實施方案亦可實施為在電腦儲存媒體上編碼以由資料處理裝置執行或控制資料處理裝置之操作之一或多個電腦程式，即，電腦程式指令之一或多個模組。

若在軟體中實施，則功能可作為一或多個指令或程式碼儲存於電腦可讀媒體上或通過電腦可讀媒體傳輸。本文中所揭示之方法或演算法之程序可實施於可駐留於電腦可讀媒體上之處理器可執行軟體模組中。電腦可讀媒體包含電腦儲存媒體及通信媒體兩者，其等包含能夠將電腦程式自一個位置轉移至另一位置之任何媒體。儲存媒體可為可由電腦存取之任何可用媒體。舉例而言但不限於，此等電腦可讀媒體可包含隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、電可擦除可程式化唯讀記憶體(EEPROM)、CD-ROM或其他光碟儲存器、磁碟儲存器或其他磁性儲存裝置或可用於儲存呈指令或資料結構之形式之所要程式碼且可由電腦存取之任何其他媒體。此外，可將任何連接適當稱作電腦可讀媒體。如本文中所使用，磁碟及光碟包含光碟(CD)、雷射光碟、光碟、數位多功能光碟(DVD)、軟碟、硬碟、固態硬碟及藍光碟，其中磁碟通常磁性地複製資料，而光碟用雷射光學地複製資料。上述之組合亦應包含於電腦可讀媒體之範疇內。另外，方法或演算法之操作可作為程式碼及指令之一者或任何組合或集駐留於機器可讀媒體及電腦可讀媒體上，其等可併入至電腦程式產品中。

熟習技術者可容易明白本發明中所描述之實施方案之各種修改，且本文中所界定之一般原理可在不背離本發明之精神或範疇之情況下應用於一些其他實施方案。因此，申請專利範圍不意欲受限於本文中所展示之實施方案，而是被給予與本文中所揭示之揭示內容、原理及新穎特徵一致之最廣範疇。

另外，一般技術者應易於瞭解，術語「上」及「下」有時用於便於描述圖且指示對應於適當定向頁上之圖之定向之相對位置，且可不反映所實施之任何裝置之適當定向。

本說明書中單獨實施方案之內文中所描述之特定特徵亦可在單一實施方案中組合實施。相反地，單一實施方案之內文中所描述之各種特徵亦可在多個實施方案中單獨或以任何適合子組合實施。再者，儘管上文可將特徵描述為作用於特定組合中且甚至最初如此主張，但來自主張組合之一或多個特徵可在一些情況中自組合刪去且主張組合可針對子組合或子組合之變動。

類似地，儘管圖式中依特定順序描繪操作，但此不應理解為要求依所展示之特定順序或依循序順序執行此等操作或執行所有繪示操作以達成所要結果。此外，圖式可示意性描繪呈流程圖形式之一或多個實例性程序。然而，未描繪之其他操作可併入已示意性繪示之實例性程序中。例如，可在所繪示操作之任何者之前、之後、同時或之間執行一或多個額外操作。在某些情境中，多任務處理及並行處理可為有利的。再者，上述實施方案中之各種系統組件之分離不應理解為在所有實施方案中需要此分離，且應理解，所描述之程式組件及系統一般可一起整合於單一軟體產品中或封裝至多個軟體產品中。另外，一些其他實施方案係在以下申請專利範圍之範疇內。在一些情況中，申請專利範圍中所敘述之動作可依不同順序執行且仍達成所要結果。

如本文中(包含在申請專利範圍中)所使用，各種術語僅用於描述特定實施方案且不意欲限制實施方案。例如，如本文中所使用，用於修飾元件(諸如結構、組件、操作等)之序數術語(例如「第一」、「第二」、「第三」等)本身不指示元件相對於另一元件之任何優先權或順序，而是僅使具有相同名稱(但使用序數術語)之元件彼此區分。術語「耦合」經界定為連接，但未必為直接地且未必為機械地；「耦合」之兩個項目可彼此統一。術語「或」在用於兩個或更多個項目之清單中時意謂所列項目之任一者可單獨採用或可採用所列項目之兩者或更多者之任何組合。例如，若組合物經描述為含有組件A、B或C，則組合物可含有僅A、僅B、僅C、A及B之組合、A及C之組合、B及C之組合或A、B及C之組合。此外，如本文中(包含在申請專利範圍中)所使用，以「…之至少一者」開頭之項目清單中所使用之「或」指示析取清單，使得(例如)「A、B或C之至少一者」之清單意謂A或B或C或AB或AC或BC或ABC (即，A及B及C)或呈其等之任何組合之此等之任何者。術語「實質上」經界定為大部分地但未必為完全指定內容且包含指定內容；例如，實質上90度包含90度且實質上平行包含平行，如由一般技術者所理解。在任何揭示態樣中，術語「實質上」可用「在指定內容之[百分比]內」取代，其中百分比包含0.1%、1%、5%及10%；且術語「近似」可用「在指定內容之10%內」取代。片語「及/或」意謂及或。

儘管已詳細描述本發明之態樣及其優點，但應理解，可在不背離由隨附申請專利範圍界定之本發明之精神之情況下對本文進行各種改變、替換及變更。再者，本申請案之範疇不意欲受限於本說明書中所描述之程序、機器、製造、物質組成、構件、方法及程序之特定實施方案。一般技術者應易於自本發明瞭解，執行實質上相同於本文中所描述之對應態樣之功能或實質上達成相同於本文中所描述之對應態樣之結果之目前既有或以後開發之程序、機器、製造、物質組成、構件、方法或操作可根據本發明利用。因此，隨附申請專利範圍意欲將此等程序、機器、製造、物質組成、構件、方法或操作包含於其範疇內。

100:第一階段 102:基板 104:硬遮罩層 110:第二階段 112:光阻層 120:第三階段 122:定製圖案 130:第四階段 132:移除部分 134:定製形狀特徵 140:第五階段 142:硬遮罩蓋 150:第六階段 152:基板柱 200:第一階段 202:基板 204:定製圖案部分 206:光阻層 206A:外部部分 206B:內部部分 210:第二階段 212:錐形特徵 214:蝕刻表面 216:開口 220:第三階段 222:硬遮罩蓋 230:第四階段 232:基板柱 240:第五階段 242:微針 300:第一階段 302:基板 304A:定製圖案部分 304B:定製圖案部分 306:光阻層 306A:外部部分 306B:內部部分 310:第二階段 312:倒錐形凹腔 314:開口 316:蝕刻表面 320:第三階段 322:硬遮罩蓋 330:第四階段 332:基板柱 340:第五階段 342:微針 400:第一階段 402:基板 404:定製圖案部分 406:光阻層 410:第二階段 412:凹腔 414:開口 420:第三階段 422:硬遮罩蓋 430:第四階段 432:基板柱 440:第五階段 442:微針 500:第一階段 502:基板 504:定製圖案部分 506:光阻層 510:第二階段 512:多邊形凹腔 514:開口 520:第三階段 522:硬遮罩蓋 530:第四階段 532:基板柱 540:第五階段 542:微針 600:第一階段 602:基板 604:定製圖案形狀部分 606:遮罩結構 610:第二階段 612:平頭端 614:基板柱 620:第三階段 622:細孔 622A:細孔 622B:細孔 630:第四階段 632:微針 640:側視圖 700:第一階段 702:基板 704:定製圖案部分 706:光阻層 706A:外部部分 706B:內部部分 710:第二階段 712:錐形特徵 714:開口 716:蝕刻表面 720:第三階段 722:金屬塗覆特徵 730:第四階段 732:硬遮罩蓋 740:第五階段 742:基板柱 750:第六階段 752:微針 800:第一階段 802:基板 804:定製圖案形狀部分 806:金屬塗覆特徵 810:第二階段 812:硬遮罩蓋 820:第三階段 822:基板柱 830:第四階段 832:微針 900:第一階段 902:基板 904:遮罩結構 910:第二階段 912:多邊形特徵 920:第三階段 922:硬遮罩蓋 930:第四階段 932:基板柱 940:第五階段 942:經金屬塗覆之多邊形特徵 944:微針 1000:方法 1002:提供矽基板 1004:執行SiO ₂預清潔 1006:濕式SiO ₂生長 1008:沈積(若干)微影塗層 1010:使(若干)微影塗層曝露及顯影 1012:微影硬烘烤 1014:蝕刻硬遮罩 1016:剝除(若干)微影塗層(若執行濕式清潔) 1018:蝕刻矽基板 1020:剝除(若干)微影塗層(若使用電漿) 1022:施加(若干)金屬 1024:SEM複查 1100:方法 1102:在基板上沈積光阻層 1104:將定製圖案施加至光阻層 1106:對光阻層執行一或多個微影操作 1108:對基板執行蝕刻程序 1200:運算環境 1210:運算裝置 1220:處理器 1230:系統記憶體 1232:指令 1240:儲存器 1250:輸入/輸出(I/O)裝置 1260:通信介面 1270:有線或無線網路 1280:製造系統 1300:微針陣列 1302:微針 1304:尖端 d1:尺寸/直徑 d2:尺寸/直徑 Pa1:點 Pa2:點 Pa3:點 PaR1:點 PaR2:點 PaR3:點

為更完全理解本發明，現參考結合附圖之以下描述，其中：

圖1A至圖1F繪示根據一或多個態樣之用於製造具有高縱橫比之微針或工具之程序之實例之階段；

圖2A至圖2E繪示根據一或多個態樣之具有高縱橫比之微針或工具之製程之實例之階段；

圖3A至圖3E繪示根據一或多個態樣之具有高縱橫比之微針或工具之製程之另一實例之階段；

圖4A至圖4E繪示根據一或多個態樣之具有高縱橫比之微針或工具之製程之另一實例之階段；

圖5A至圖5E繪示根據一或多個態樣之具有高縱橫比之微針或工具之製程之另一實例之階段；

圖6A至圖6E繪示根據一或多個態樣之具有高縱橫比之微針或工具之製程之另一實例之階段；

圖7A至圖7F繪示根據一或多個態樣之具有高縱橫比之微針或工具之製程之另一實例之階段；

圖8A至圖8D繪示根據一或多個態樣之具有高縱橫比之微針或工具之製程之另一實例之階段；

圖9A至圖9E繪示根據一或多個態樣之具有高縱橫比之微針或工具之製程之另一實例之階段；

圖10係繪示根據一或多個態樣之用於製造具有高縱橫比之微針或工具之方法之實例的流程圖；

圖11係繪示根據一或多個態樣之用於製造具有高縱橫比之微針或工具之另一方法之實例的流程圖；

圖12係根據一或多個態樣之可操作以支援具有高縱橫比之微針或工具之製造之運算裝置之實例之方塊圖；

圖13A描繪根據一或多個態樣之自基板形成之微針陣列之複數個微針；

圖13B描繪根據一或多個態樣之微針陣列之近視圖；

圖13C描繪根據一或多個態樣之更詳細展示尖端之微針之子集之視圖；及

圖13D描繪根據一或多個態樣之特定微針1302及其尺寸之細節。

應理解，圖式未必按比例繪製且所揭示之態樣有時經圖解地且在部分視圖中繪示。在某些例項中，可能已省略不是理解所揭示之方法及設備所必需或使其他細節難以察覺之細節。當然，應理解，本發明不限於本文中所繪示之特定態樣。

1100:方法

1102:在基板上沈積光阻層

1104:將定製圖案施加至光阻層

1106:對光阻層執行一或多個微影操作

1108:對基板執行蝕刻程序

Claims

一種製造具有高縱橫比之微針或工具之方法，該方法包括：在基板上沈積光阻層；將定製圖案施加至該光阻層；對該光阻層執行一或多個微影操作，其中該一或多個微影操作移除該定製圖案下方之該光阻層之一部分且自該基板形成定製形狀特徵，該定製形狀特徵具有對應於該定製圖案之形狀；及對該基板執行蝕刻程序，其中該定製形狀特徵在該蝕刻程序期間充當遮罩，其中該蝕刻程序形成具有包含該定製形狀特徵之第一端及位於該基板之蝕刻深度處之第二端之基板柱，且其中該第二端處之該基板柱之尺寸大於該第一端處之該基板柱之尺寸。
如請求項1之方法，其中微針結構包括該定製形狀特徵及該基板柱。
如請求項1或2中任一項之方法，其進一步包括：在該基板上之該定製形狀特徵上方沈積硬遮罩蓋。
如請求項3之方法，其進一步包括：在執行該蝕刻程序之後，執行硬遮罩蝕刻程序，其中該硬遮罩蝕刻程序自該定製形狀特徵移除該硬遮罩蓋。
如請求項1至4中任一項之方法，其進一步包括：在沈積該光阻層之前，在該基板上沈積硬遮罩層，其中該光阻層沈積於該硬遮罩層之表面上；及在執行該蝕刻程序之前，執行硬遮罩蝕刻程序，其中該硬遮罩蝕刻程序移除藉由移除該光阻層之該部分而曝露之該硬遮罩層之一部分。
如請求項1至5中任一項之方法，其進一步包括：執行一或多個氧化薄化程序以進一步漸縮該基板柱。
如請求項1至6中任一項之方法，其中該定製圖案在將複數個定製圖案施加於該光阻層上之複數個位置處期間施加，其中該一或多個微影操作移除該複數個定製圖案下方之該光阻層之複數個部分且自該基板形成複數個定製形狀特徵，且其中該蝕刻程序形成複數個基板柱，該複數個基板柱之各者具有包含對應定製形狀特徵之各自第一端及位於該蝕刻深度處之各自第二端。
如請求項1至7中任一項之方法，其中該蝕刻深度與該基板之表面相距1奈米至150奈米之間。
如請求項1至8中任一項之方法，其中該定製圖案包括環形切口圖案，且其中該定製形狀特徵包括自該基板延伸之錐體。
如請求項9之方法，其中該錐體之高度及與該錐體相關聯之錐度係基於該環形切口圖案之內部之一或多個尺寸，且其中該錐體之基部之直徑係基於該環形切口圖案之直徑，該錐體之該錐度係基於與該蝕刻程序相關聯之拔模角，或其等之組合。
如請求項10之方法，其中該錐體之該高度在0.1微米至100微米之間，其中該錐體之尖端之直徑小於1微米，且其中該基部之該直徑在1微米至100微米之間。
如請求項1至8中任一項之方法，其中該定製圖案包括包圍中心開口切口之環形切口圖案，且其中該定製形狀特徵包括該基板之一部分內之錐形凹腔。
如請求項12之方法，其中該錐形凹腔之開口之直徑係基於該中心開口切口之直徑。
如請求項12或13中任一項之方法，其進一步包括在執行該蝕刻程序之前：在該環形切口圖案上沈積第一硬遮罩蓋；及在該中心開口切口上沈積第二硬遮罩蓋，其中該第二硬遮罩蓋及該第一硬遮罩蓋在該蝕刻程序期間充當遮罩以形成該錐形凹腔。
如請求項12至14中任一項之方法，其進一步包括在執行該蝕刻程序之前：經由化學氣相沈積(CVD)程序在該環形切口圖案上沈積硬遮罩蓋；在該硬遮罩蓋上沈積第二光阻層；將該定製圖案施加至該第二光阻層；及對該第二光阻層執行一或多個額外微影操作，其中該一或多個額外微影操作移除該定製圖案下方之該第二光阻層之一部分且自該硬遮罩蓋形成定製形狀硬遮罩特徵，且其中該定製形狀硬遮罩特徵在該蝕刻程序期間充當額外遮罩以形成該錐形凹腔。
如請求項1至8中任一項之方法，其中該定製圖案包括圓形切口圖案，且其中該定製形狀特徵包括該基板之一部分內之凹腔，該凹腔具有實質上平坦基底。
如請求項16之方法，其中該凹腔之直徑係基於該圓形切口圖案之直徑。
如請求項1至8中任一項之方法，其中該定製圖案包括多邊形切口圖案，且其中該定製形狀特徵包括該基板之一部分內之多邊形凹腔。
如請求項18之方法，其中該多邊形切口圖案包括鑰匙孔形切口圖案，且其中該多邊形凹腔包括鑰匙孔形凹腔。
如請求項18或19中任一項之方法，其中該多邊形凹腔之尺寸係基於該多邊形切口圖案之對應尺寸。
如請求項18至20中任一項之方法，其中該多邊形凹腔在沿該基板柱之圓周之點處延伸至該基板柱之邊緣，且其中該基板柱之開口界定於該點處用於該多邊形凹腔之高度。
如請求項21之方法，其中該蝕刻程序包含複數個蝕刻操作，其中該複數個蝕刻操作之第一組蝕刻操作形成該多邊形凹腔，且其中該複數個蝕刻操作之第二組蝕刻操作形成該開口。
如請求項22之方法，其進一步包括：在執行該蝕刻程序之前，在該多邊形切口圖案上沈積具有圓形形狀之硬遮罩蓋，其中該硬遮罩蓋之中心自該多邊形切口圖案之中心偏移，且其中該硬遮罩蓋在該蝕刻程序期間充當額外遮罩以形成該多邊形凹腔及該開口。
如請求項1至23中任一項之方法，其進一步包括：在形成該定製形狀特徵及該基板柱之後，對該定製形狀特徵或包含該定製形狀特徵之該基板柱之一部分執行氧化程序，其中該氧化程序在該定製形狀特徵或包含該定製形狀特徵之該基板柱之該部分之外部內形成一或多個細孔。
如請求項24之方法，其中該氧化程序包括化學氧化程序，且其中該一或多個細孔之形態係基於該化學氧化程序期間所使用之化學試劑之濃度。
如請求項24或25中任一項之方法，其中該氧化程序包括電氧化程序，且其中該一或多個細孔之形態係基於該電氧化程序期間所施加之電流。
如請求項1至8中任一項之方法，其中該定製圖案包括圓形圖案，且其中該定製形狀特徵包括自該基板延伸之墊。
如請求項27之方法，其中該墊之直徑係基於該圓形圖案之直徑。
如請求項1至28中任一項之方法，其進一步包括：在執行該蝕刻程序之前，在該定製形狀特徵上沈積金屬材料。
如請求項29之方法，其中該定製形狀特徵包括定製形狀基板結構，且其中該金屬材料之沈積在該定製形狀基板結構之至少一部分上形成金屬塗層。
如請求項29之方法，其中該定製形狀特徵包括定製形狀凹腔，且其中該金屬材料之沈積在該定製形狀凹腔之一或多個側壁之至少一部分上形成金屬塗層。
如請求項29至31中任一項之方法，其中該金屬材料經由氣相沈積程序、電子束程序、濺鍍程序或電沈積程序來沈積。
如請求項29至32中任一項之方法，其進一步包括：在執行該蝕刻程序之前，在該金屬材料及該定製形狀特徵上方沈積保護材料，其中該保護材料在該蝕刻程序期間囊封該金屬材料。
如請求項1至28中任一項之方法，其進一步包括：在將該定製圖案施加至該光阻層之後，在該光阻層之剩餘部分及該定製圖案上沈積金屬膜，其中該金屬膜之一部分覆蓋該定製圖案，且其中執行該一或多個微影操作包含執行金屬化剝離程序以移除該光阻層之該剩餘部分及安置於該光阻層之該剩餘部分上之該金屬膜之剩餘部分。
一種非暫時性電腦可讀儲存裝置，其儲存指令，該等指令在由一或多個處理器執行時引起該一或多個處理器執行用於製造具有高縱橫比之微針或工具之操作，該等操作包括：引發在基板上沈積光阻層；引發將定製圖案施加至該光阻層；引發對該光阻層執行一或多個微影操作，其中該一或多個微影操作移除該定製圖案下方之該光阻層之一部分且自該基板形成定製形狀特徵，該定製形狀特徵具有對應於該定製圖案之形狀；及引發對該基板執行蝕刻程序，其中該定製形狀特徵在該蝕刻程序期間充當遮罩，其中該蝕刻程序形成具有包含該定製形狀特徵之第一端及位於該基板之蝕刻深度處之第二端之基板柱，且其中該第二端處之該基板柱之尺寸大於該第一端處之該基板柱之尺寸。
如請求項35之非暫時性電腦可讀儲存裝置，其中微針結構包括該定製形狀特徵及該基板柱。
如請求項35或36中任一項之非暫時性電腦可讀儲存裝置，其中該等操作進一步包括：在該基板上之該定製形狀特徵上方沈積硬遮罩蓋。
如請求項37之非暫時性電腦可讀儲存裝置，其中該等操作進一步包括：在執行該蝕刻程序之後，執行硬遮罩蝕刻程序，其中該硬遮罩蝕刻程序自該定製形狀特徵移除該硬遮罩蓋。
如請求項35至38中任一項之非暫時性電腦可讀儲存裝置，其中該等操作進一步包括：在沈積該光阻層之前，在該基板上沈積硬遮罩層，其中該光阻層沈積於該硬遮罩層之表面上；及在執行該蝕刻程序之前，執行硬遮罩蝕刻程序，其中該硬遮罩蝕刻程序移除藉由移除該光阻層之該部分而曝露之該硬遮罩層之一部分。
如請求項35至39中任一項之非暫時性電腦可讀儲存裝置，其中該等操作進一步包括：執行一或多個氧化薄化程序以進一步漸縮該基板柱。
如請求項35至40中任一項之非暫時性電腦可讀儲存裝置，其中該定製圖案在將複數個定製圖案施加於該光阻層上之複數個位置處期間施加，其中該一或多個微影操作移除該複數個定製圖案下方之該光阻層之複數個部分且自該基板形成複數個定製形狀特徵，且其中該蝕刻程序形成複數個基板柱，該複數個基板柱之各者具有包含對應定製形狀特徵之各自第一端及位於該蝕刻深度處之各自第二端。
如請求項35至41中任一項之非暫時性電腦可讀儲存裝置，其中該蝕刻深度與該基板之表面相距1奈米至150奈米之間。
如請求項35至42中任一項之非暫時性電腦可讀儲存裝置，其中該定製圖案包括環形切口圖案，且其中該定製形狀特徵包括自該基板延伸之錐體。
如請求項43之非暫時性電腦可讀儲存裝置，其中該錐體之高度及與該錐體相關聯之錐度係基於該環形切口圖案之內部之一或多個尺寸，且其中該錐體之基部之直徑係基於該環形切口圖案之直徑，該錐體之該錐度係基於與該蝕刻程序相關聯之拔模角，或其等之組合。
如請求項44之非暫時性電腦可讀儲存裝置，其中該錐體之該高度在0.1微米至100微米之間，其中該錐體之尖端之直徑小於1微米，且其中該基部之該直徑在1微米至100微米之間。
如請求項35至42中任一項之非暫時性電腦可讀儲存裝置，其中該定製圖案包括包圍中心開口切口之環形切口圖案，且其中該定製形狀特徵包括該基板之一部分內之錐形凹腔。
如請求項46之非暫時性電腦可讀儲存裝置，其中該錐形凹腔之開口之直徑係基於該中心開口切口之直徑。
如請求項46或47中任一項之非暫時性電腦可讀儲存裝置，其中該等操作進一步包括在執行該蝕刻程序之前：在該環形切口圖案上沈積第一硬遮罩蓋；及在該中心開口切口上沈積第二硬遮罩蓋，其中該第二硬遮罩蓋及該第一硬遮罩蓋在該蝕刻程序期間充當遮罩以形成該錐形凹腔。
如請求項46至48中任一項之非暫時性電腦可讀儲存裝置，其中該等操作進一步包括在執行該蝕刻程序之前：經由化學氣相沈積(CVD)程序在該環形切口圖案上沈積硬遮罩蓋；在該硬遮罩蓋上沈積第二光阻層；將該定製圖案施加至該第二光阻層；及對該第二光阻層執行一或多個額外微影操作，其中該一或多個額外微影操作移除該定製圖案下方之該第二光阻層之一部分且自該硬遮罩蓋形成定製形狀硬遮罩特徵，且其中該定製形狀硬遮罩特徵在該蝕刻程序期間充當額外遮罩以形成該錐形凹腔。
如請求項35至42中任一項之非暫時性電腦可讀儲存裝置，其中該定製圖案包括圓形切口圖案，且其中該定製形狀特徵包括該基板之一部分內之凹腔，該凹腔具有實質上平坦基底。
如請求項50之非暫時性電腦可讀儲存裝置，其中該凹腔之直徑係基於該圓形切口圖案之直徑。
如請求項35至42中任一項之非暫時性電腦可讀儲存裝置，其中該定製圖案包括多邊形切口圖案，且其中該定製形狀特徵包括該基板之一部分內之多邊形凹腔。
如請求項52之非暫時性電腦可讀儲存裝置，其中該多邊形切口圖案包括鑰匙孔形切口圖案，且其中該多邊形凹腔包括鑰匙孔形凹腔。
如請求項52或53中任一項之非暫時性電腦可讀儲存裝置，其中該多邊形凹腔之尺寸係基於該多邊形切口圖案之對應尺寸。
如請求項52至54中任一項之非暫時性電腦可讀儲存裝置，其中該多邊形凹腔在沿該基板柱之圓周之點處延伸至該基板柱之邊緣，且其中該基板柱之開口界定於該點處用於該多邊形凹腔之高度。
如請求項55之非暫時性電腦可讀儲存裝置，其中該蝕刻程序包含複數個蝕刻操作，其中該複數個蝕刻操作之第一組蝕刻操作形成該多邊形凹腔，且其中該複數個蝕刻操作之第二組蝕刻操作形成該開口。
如請求項56之非暫時性電腦可讀儲存裝置，其中該等操作進一步包括：在執行該蝕刻程序之前，在該多邊形切口圖案上沈積具有圓形形狀之硬遮罩蓋，其中該硬遮罩蓋之中心自該多邊形切口圖案之中心偏移，且其中該硬遮罩蓋在該蝕刻程序期間充當額外遮罩以形成該多邊形凹腔及該開口。
如請求項35至57中任一項之非暫時性電腦可讀儲存裝置，其中該等操作進一步包括：在形成該定製形狀特徵及該基板柱之後，對該定製形狀特徵或包含該定製形狀特徵之該基板柱之一部分執行氧化程序，其中該氧化程序在該定製形狀特徵或包含該定製形狀特徵之該基板柱之該部分之外部內形成一或多個細孔。
如請求項58之非暫時性電腦可讀儲存裝置，其中該氧化程序包括化學氧化程序，且其中該一或多個細孔之形態係基於該化學氧化程序期間所使用之化學試劑之濃度。
如請求項58或59中任一項之非暫時性電腦可讀儲存裝置，其中該氧化程序包括電氧化程序，且其中該一或多個細孔之形態係基於該電氧化程序期間所施加之電流。
如請求項35至42中任一項之非暫時性電腦可讀儲存裝置，其中該定製圖案包括圓形圖案，且其中該定製形狀特徵包括自該基板延伸之墊。
如請求項61之非暫時性電腦可讀儲存裝置，其中該墊之直徑係基於該圓形圖案之直徑。
如請求項35至62中任一項之非暫時性電腦可讀儲存裝置，其中該等操作進一步包括：在執行該蝕刻程序之前，在該定製形狀特徵上沈積金屬材料。
如請求項63之非暫時性電腦可讀儲存裝置，其中該定製形狀特徵包括定製形狀基板結構，且其中該金屬材料之沈積在該定製形狀基板結構之至少一部分上形成金屬塗層。
如請求項63之非暫時性電腦可讀儲存裝置，其中該定製形狀特徵包括定製形狀凹腔，且其中該金屬材料之沈積在該定製形狀凹腔之一或多個側壁之至少一部分上形成金屬塗層。
如請求項63至65中任一項之非暫時性電腦可讀儲存裝置，其中該金屬材料經由氣相沈積程序、電子束程序、濺鍍程序或電沈積程序來沈積。
如請求項63至66中任一項之非暫時性電腦可讀儲存裝置，其中該等操作進一步包括：在執行該蝕刻程序之前，在該金屬材料及該定製形狀特徵上方沈積保護材料，其中該保護材料在該蝕刻程序期間囊封該金屬材料。
如請求項35至62中任一項之非暫時性電腦可讀儲存裝置，其中該等操作進一步包括：在將該定製圖案施加至該光阻層之後，在該光阻層之剩餘部分及該定製圖案上沈積金屬膜，其中該金屬膜之一部分覆蓋該定製圖案，且其中執行該一或多個微影操作包含執行金屬化剝離程序以移除該光阻層之該剩餘部分及安置於該光阻層之該剩餘部分上之該金屬膜之剩餘部分。