TWI302339B - Manufacturing method of microstructure - Google Patents

Description

1302339 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種微結構之製造方法，特別是關於一種具有 高深寬比的微結構之製造方法。 • 【先前技術】 傾斜側壁結構在微機電系統（Micro Electr〇mechanical System， MEMS)中係為常見的一種結構體，其係可用來作為接觸窗插塞、’ 魯’丨層自插基或係應用於精微成型模具。習知的傾斜側壁結構之掣 造方法一般係以機械加工，例如鉋削、研磨、雷射加工或放電加 工等方式來完成。 明參知、弟1A圖至弟1C圖所示，其係顯示一種習知微機電系 統中傾斜侧壁結構的製造流程之示意圖。如第1A圖所示，首先係 提供一具有一表面101之工件（workpiece) 10，並選定一具有一 傾斜面111之工具11 ;接著如第1B圖所示，利用該工具n對該 • 工件10之該表面101例如係利用切削、研磨、鉋削等加工方式進 仃加工；最後如第lc圖，待加工完成後，即於該工件10上形成 • 一具有傾斜側壁之凹部C1。 然而，上述加工方法受限於工具本身的尺寸與精密度，不易 於微機電系統巾形成高精密度、高騎度及絲面祕度的傾斜 側壁結構，其技術’與成本相當高。因此，提供在微機電系統 中能夠製作出〶精密度、高解析度及低表面粗糙度之微結構之製 造方法’能夠批次生產以降低成本，實屬當前重要課題之一。 【發明内容】 142〇5-CP-TW-051123-發明專利說明書-DlF.doc 1302339 有鑑於上述課題，本發明之目的為提供一種具有资 高解析度及低表面粗糙度的微結構之製造方法，能^二被度、 減少製造工時並降低成本。 -人生產以 為達上述目的，依據本發明之一種微結構之 列步驟··首先提供-基板；接著於該基板上形成一、光阻== 於該光阻層之上提供-第一光罩，該第一光罩具有至少二’接耆 區與至少—第—透鏡；接著提供—光源透過該第—林 光阻層；最後去除部分該光阻層，使該光阻層形成至少 且該凹部具有一側壁、一深度與一寬度，其中該側壁:傾:= 不小於5度，且該深度與該寬度之比值不小於2。 …角又 為達上述目的，依據本發明之另一種微結構之 :列步驟：首先提供-具有—表面之透光基板，該二具 、不透光區與至少一第一透鏡；接著於該透光基板之該 1 二L接著提供一光源透過該透光基板而照射“阻層形 取後去除部分該光阻層，使該光阻層形成至少1部 曰 具有一侧壁、一深命危^, 且遠凹部 *度見度’其中該側壁之傾斜角度 度，且该深度與該寬度之比值不小於2。 、 板上妓係於該基 成^Γ 糊半導體製程（例如黃光微影製程）形 成尤、、。構，因此其解析度、精密度及表面粗糙度皆較y 械加工方土 又白罕乂自知利用機 二土 ’且依據半導體製程的優勢’使得微結構能夠批 生產，以減少製造工時並降低成本。 【實施方式】 -6- 142〇5-CP_TW-〇51123_發明專利_月書七 lF.doc 1302339 以下將參照相關圖式，說明依據本發明較佳實施例之一種微 結構之製造方法。 請參閱第2A圖至第2E圖所示’為本發明第一較佳實施例之 -種微結構之製造方法。該觀構之製造方法係包括以下步驟： 如第2A圖所不，首先係提供一基板21，其係具有一表面Μ卜本 實施例中’該絲21係可為-透絲板、—錢光級或一不透 光基板。 接著’如第2B圖所示，於該基板21之該表面2ιι上形成一 光阻層22。本實施例中，該光阻層22之材㈣為—正型感光材 料’且該光阻層22之厚度不小於〇.〇3 mm。須注意者，該光阻層 22之材質並不蚊為正型感光材料，其係亦可為—負型感光材 料、-單層感光材料或-多層感光材料，該光阻層22之材料選用 可視實際需要而選用適合之感光材料與層數。 接著，如第2C圖所示，係於該光阻層22之上提供一光 罩23，該第-光罩23具有一不透光區231與—第_透鏡说，並 =者交錯排列設置於該第一光罩23之一表面。於本實施例中， 该弟一透鏡232係為一聚焦透鏡。 、 接著，再如第2D圖所示，提供—綠24透 而照射該光阻層22。 尤皁 最後’如第2E圖所示，去除部分該光阻層22，使該光 22形成一凹部221，該凹部221 曰 寬度W卜且該側壁222之-傾斜角产=深度m與一 1只针角度0 1不小於5度， 與該寬度W1之比值不小於2。 又 娜術狗51123«__書猶如 ⑧ 1302339 该凹部221係經由一頁光微影製程而形成，由於該光阻層π 係為正型感光材料，因此受該光源24所照射之部分在經由該黃光 微影製程之後則形成該凹部221，由於黃光微影製程係為一般半導 體製程常用技術，去除部分光阻層22可以顯影的方式進行，亦為 一般半導體製程常用技術，故於此不多加贅述。 於本實施例中’該凹部221之該深度D1係不小於〇 〇3 mm， 在此由於該凹部221之該深度D1係與該光阻層22之厚度相同， • 其係為0.03 mm，而在該深度D1與該寬度W1之比值不小於2之 定義下，該凹部221之該寬度W1係不大於〇 〇15 mm，以及該凹 部221之特徵尺寸係不大於〇.5咖，且其加工精度係不大於〇 〇ι mm ° 該凹部221之該傾斜角度θ 1係藉由該光源24透過該第一透 鏡232照射該光阻層22時，產生之一聚焦（f〇cusing)現象而形 成。本實施例之該第一透鏡232為聚焦透鏡，因此光源24之光線 通過該第-透鏡232後產生聚焦的效果（如f2D騎示），即可 • 以控制去除部分該光阻層22時的該側壁222之傾斜角度，以 形成該凹部221。 藉由上述之製造方法，即可產生一微結構2 (如# 2E圖所 示）’其係可應用於一微機電系統’該微結構2包括一基板21以 及光阻層22。其中’該基板21係具有該表面211，該光阻層 係設置於該基板21之該表面211上，光阻層22具有該凹部切， 且該凹部221具有該侧壁222、該深度D1與該寬度谓。此外， 該凹部221之該側壁222之傾斜角度μ係可為對稱式或為非對稱 8 142〇5<：Ρ'Τ_1123-翻專麵明書-DlF.doc •1302339 今 ♦ ί者交錯排般鄕二林45之—絲。在財施例中，該 弟二透鏡452係為一散焦透鏡。 接著再如第4F圖所不，提供該光源44透過該第二光罩 而照射該光阻層42。 • 最後’如第4G圖所不，去除部分該光阻層42，使該光阻層 42形成-凹部42卜以形成_微結構4，於本實施例中，該凹部 似係經由兩次曝光後而形成，由於該光阻層42係為正型感光材 _ 料，因此受該統44所’之部分在經由該黃級影製程之後則 形成該凹部421，即可產生一微結構4。 本發明第二較佳實施例之_種微結構之製造方法係包括以下 步驟：請參照第5Α圖所示，首先係提供—基板51，絲板具有 _ 一表面511，並且該表面511具有一不透光區512與一第一透鏡 5^3。於本實關巾，絲板Μ可域光基板或半透光基板，該 第一透鏡513係為一聚焦透鏡。 如第5B圖所示，接著係於該基板51之該表面511上形成一 眷光阻層52。本實施例中’該光阻層52之材質係為正型感光材料， 且該光阻層52之厚度不小於〇.〇3 mm。 接著，再如第5C圖所示，提供一光源53透過該基板51而照 射該光阻層52。 最後，如第5D圖所示，去除部分該光阻層52，使該光阻層 52形成至少一凹部521，以形成—微結構5。此外，該凹部521 具有一側壁522、一深度D1與一寬度W1，且該側壁522之一傾 斜角度Θ1不小於5度，該深度D1與該寬度wi之比值不小於2。 -10- l42〇5-CP-TW-051123-發明專利說明書 _DlF.doc 1302339 本實施例中’該凹部521係經由—黃光微影製程而形成，由於該 光阻層52係為正型感光材料，因此受該光源53所照射之部分^ 經由該黃光微影製程之後則形成該凹部521。 "刀 為凹口p 521之該深度D1係不小於〇 〇3咖，於本實施例中， 該凹部521之該深度D1係與該光阻層52之厚度相同係為_ 腿，而在該深度m與該寬度W1之比值不小於2之定義下，該 凹部521之該寬度W1係不大於⑽15麵。本實施例中，該凹: 521之特徵尺寸係不大於〇.5咖，且其加工精度係不大於⑽ mm ° 該凹部52】之該傾斜角度θ !係藉由該光源％透過 鏡5U照射該絲層料，產生之—聚焦縣而形成。本實施例 之該第-透鏡5U為聚焦透鏡，因此光源53之光線通過該第 鏡513後產生聚焦的效果（如第5C圖所示），即可控制去除部分 該光阻層52時的該側壁522之傾斜角細，以形成該凹部切。 當然’在-實施例中’該第一透鏡S13亦可為一散焦透鏡。 請參閱第6A 0至第6F _*，為本發明細健實施例之 -種Μ結構之製造方法。職結構之製造方祕包括以下步驟： 其中’第6Α圖至第6C圖之步驟如同前述第从圖至第冗圖之步 驟，故在此不加以贅述。 如第6D圖所示，本實施例與前述之第三實施例不同 於，執行第W _示之步驟後，係於光阻層62之上提供 64，該光罩64具有具有—不透光請與—第二透鏡⑽，並且 兩者交錯賴設置_鮮64之—絲。在財施射，該第二 1伽你TW_0S1 發明專利說明書①iF.d〇c 1302339 透鏡642係為一聚焦透鏡。 接著，再如第6E圖所示， 射該光阻層62。 該先源63透過該光軍64而照 /取後’如S 6F睛示，去除部分該組層 形成1部621，以形成—微結構6，於本實施例/光阻層 ⑵係經由兩次曝光後而形成，由於該光阻層幻係為正^亥凹部 枓，因此受該光源63所照射之部分在經由該黃光=光材 形成該凹部62卜即可產生—微結構6。 之後則 4上所!4，因雜本發明之—觀結構之製造妓係 ，設置該光阻層，再利用半導體製程（例如黃光微鄉程= ::結構，因此其解析度、精密度及表面粗_習二： 生產，以減少衣造工時並降低成本。 以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明 之精神與齡，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附 <申請專利範圍中。 【圖式簡單說明】 —第1 ®為-種習知微機電纽巾傾斜側壁結構的製造流程之 示意圖； 第2A圖至# 2E圖為依據本發明第一較佳實施例之一種微結 構之製造方法之流程示意圖； 第3A圖至第3B圖為依據本發明另一較佳實施例之一種微結 構之製造方法之流程示意圖； 12 14205-CP-TW-051123-發明專利說明書-DlF.doc 1*302339 第4A圖至第4G圖為依據本發明 構之製造方法之流程示意圖； 第二較佳實施例之一種微結 第5A圖至第5D圖為依據本發明 構之製造方法之流程示意圖；以及 第三較佳實施例之一種微結

第6A圖至第6F圖為依據 構之製造方法之流程示意圖。 【主要元件符號說明】 10 工件 本發明第四較佳實施例之一種微結 1〇1 表面 π 工具 111 傾斜面

2、3、4、5、6微結構 21、 3卜41、5卜61 基板 21卜31卜41卜51卜611表面 22、 32、42、52、62 光阻層 221、321、421、521、621 凹部 23、 33、43第一光罩 23卜33卜43卜45卜512、612、641 不透光區 232、332、432、513、613 第一透鏡 24、34 、44、53、63 光源 45 第二光罩 64 光罩 452、642 第二透鏡

-13- 14205-CP-TW-051123-發明專利說明書-DlEd〇C •1302339 θι 傾斜角度 D1 深度 W1 寬度 Cl 凹部

-14 - 14205-CP-TW-051123-發明專利說明書-DIF.doc

Claims (1)

1302339 十、申請專利範圍： 1 種彳政結構之製造方法，其步驟包括： 提供一基板； 於該基板上形成一光阻層； 於該光阻層之上提供-第—光罩，該第一光罩包括至少4透 光區與至少一第一透鏡； 提供一光源透過該第-光罩而照射該光阻層；以及 去除部分該光阻層，使該光阻層形成至少1部。 2、 如申轉利範圍第丨項所述之微結構之製造方法，其中該第/ 透鏡係為-聚焦透鏡或是一散焦透鏡。 3、 如申請專利範圍第丨項所述之微結構之製造方法，其中該四部 具有一側壁、—深度與—寬度，該側壁之傾斜角度不小於5度， 且该深度與該寬度之比值不小於2。 4、 如申請專·圍第3項所述之微結構之製造方法，其中該四部 之傾斜角度係由該絲透職第—透鏡產生之—聚焦現象成 一散焦現象而形成。 5、 如申4專她邮丨項所述之微結構之製造方法，其中於去除 部分該光阻層之前，更包括下列步驟·· 於"亥光阻層之上提供一第二光罩，該第二光罩包含至少〆不遂 光區與至少—第二透鏡；以及 提供該光源透過該第二光罩而照射該光阻層。 -15- 14205-CP-TW-051123-發明專利說明昏：D1F.夢 •1302339 6、 如申請專利範圍第5項所述之微結構之製造方法，其中該第二 透鏡係為一聚焦透鏡或一散焦透鏡。 7、 如申請專利範圍第2項所述之微結構之製造方法，其中該凹部 之特被尺寸係不大於0.5 mm。 8、 如申請專利範圍第2項所述之微結構之製造方法，其中該凹部 之加工精度係不大於0.01 mm。 9、 如申請專利範圍第2項所述之微結構之製造方法，其中該深度 _ 係不小於0.()3 mm。 10、 如申請專利範圍第i項所述之微結構之製造方法，其中該光 阻層之材質係為—正型感光材料或—負型感光材料。 、如申請專利範圍帛1項所述之微結構之製造方法，其中該光 阻層之材質係為—單層感光材料或—多層感光材料。 12 、如申請專利範圍第丨項所述之微結構之製造方法，其中該凹 φ 邻具有兩側壁，該等側壁係為對稱式或是非對稱式。 如申睛專利範圍第丨項所述之微結構之製造方法，其中該基 14板係為—透光基板、-半透光基板或-不透光基板。 申明專利範圍第丨項所述之微結構之製造方法，其中所形 15成該光阻層之厚度係不小於0.03 mm。 立'申明專利範圍第1項所述之微結構之製造方法，其中該凹 16 F係t由—黃賴影製程而形成。 申明專利fen第15所述之微結構之製造方法，其中該去除 -16- 14205-CP-TW-051123-發明專利說明書-DlF.doc 1302339 部分該光阻層係以顯影的方式進行。 17、一種微結構之製造方法，其步驟包括·· 提供一基板，該基板具有一表面，該表面包括至少一不透光區 與至少一第一透鏡； 於该基板之該表面上形成一光阻層； 提供一光源透過該基板而照射該光阻層；以及 去除部分該光阻層，使該光阻層形成至少一凹部。 μ、如申請專利制第17項所述之微結構之製造方法，其中該第 一透鏡係為一聚焦透鏡或一散焦透鏡。 ^如申請專利範圍第17項所述之微結構之製造方法，其中該凹 #具有一罐、與—寬度，賴壁之傾斜角度不小於$ 度’且該深度與該寬度之比值不小於2。 2〇、如申請專利範圍第18項所述之微結構之製造方法，其中該凹 部之傾斜肖⑽由該統透過該第-魏產生之—聚焦現象 或散焦現象而形成。 21、 如申請專利範圍第17項所述之微結構之製造方法，其中於去 除部分該光阻層之前，更包括下列步驟： 於該光阻層之上提供一光罩，該光罩包含至少一不透光區與至 少一第二透鏡；以及 提供該光源透過該光罩而照射該光阻層。 22、 如中請專利範圍第21項所述之微結構之製造方法，其中該第 -17- l42〇5_CP_TW_〇51123•翻翻麵書 -DlF.doc 1302339 一透鏡係為一聚焦透鏡或一散焦透鏡。 23 如申凊專利範圍第18項所述之微結構之製造方法，其中該凹 4之特徵尺寸係不大於 0.5 mm ° 如申請專利範圍第18項所述之微結構之製造方法，其中該凹 部之加工精度係不大於0.01 mm 〇 、如申請專利範圍第18項所述之微結構之製造方法，其中該深 度係不小於0.03 mm。 26如申請專利範圍第17項所述之微結構之製造方法，其中該光 阻層之材質係為一正型感光材料或一負型感光材料。 如申叫專利範圍第17項所述之微結構之製造方法，其中該光 阻層之材質係為-單層感光材料或—多層感光材料。 28 :如中請專娜圍第n項所述之微結構之製造方法 ，其中該凹 $具有兩_ ’該物魏為對稱式或是非對稱式。 士申。月專利|已圍第17項所述之微結構之製造方法，其中絲 板係為—透祕板或-半透光基板。 士申明專利feu第17項所述之微結構之製造方法，其中所形 成該光阻層之厚度係不小於0.03 mm。 i申π專利fell第π項所述之微結構之製造方法，其中該凹 部係經由—黃光微影製程而形成。 321如申料概_丨所敎微結狀製造錢，其中該去除 分遠光阻層細顯影的方式進行。 -18- l42〇5-CP-TW-〇5li23_ 發明專利說明書 _D1Rdoc