TWI313792B - - Google Patents

Description

1313792 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係提供—灰階投影式光學I置，特別是本發 月係藉由w像_裝置直接對_光學投影裝置輸出灰 =影像圖案’經由該光學投f彡裝置投影並直接在基板上 出立體或平面之微結構圖形，可應用於相關微機電之 微結構領域中。 【先前技術】 近年來由於科技日域展’使微積電技術也越來 視’微機電技術是—種涵蓋了機械、電機、化工、 材料、醫學、生物、光電、電子、通訊…等領域之整合 製造技術，而微加工技術擇微則為微： 幻支^ 礎，可製作“微之微結構、元件及產 口口 ’因此’如何發展微型結構、微型元件及微型 :J術並縮短其製程時間為微積電技術未來發展重要的目 習用之微加工技術會以光源經過液晶面板再經聚隹 鏡片後曝光於基材上，但因έ Λ ，使曝光之光源不足; = 後其透光率僅 之誤差大，為改m)’但其影像及像位 技術（如m 題’提出訪寫人微影印刷 川圖所示)、離子照射微刻鑄射(如第12 1313792 A〜12圖所示）赤 次氧氧化鉀濕式餘刻技術（如第 A〜13B圖所干、私 乐13 刻越深量越厚，日沾+士 . 1田、馬入或钱 、 θ 句萬使用複雜又昂貴之積體電路製程 法，或是需要使用電子束來製作昂貴之灰階光罩，使其 成本尚、製程繁雜。故，一般習用者係無法符合使用者 於實際使用時之所需。 1313792 【發明内容】 、，因此，本發明之主要目的係在於提供一可減少誤 差、裝知簡單之灰階投影式光學裝置。 ^為達上述之目的，本發明係提供一灰階投影式光學 裝置係藉由—影像_裝置直接對—光學投影裝置輸出 所需之㈣影像圖案’再利用—光學元件裝置直接在基 板上曝光，利用不同色階達到灰階光罩之特性，而不須 再利用電子束製造光罩，即可得到不同結構之微結構圖 幵 y本發明之灰階投影式光學裝置可直接於該基板上曝 出立體或平面之微結構圖形，且該光學投影裝置為即時 投影機，即可即時投影後，再經該光學元件裝置聚焦縮 該灰階影像圖案，該灰階影像圖案之灰階強度不會減 半，使曝光時間短，由於可即時投影、直接製作立體或 平面之微結構圖形，使其製作速度快、可降低成本，可 應用於Μ機電、測試封裝、微光學元件與灰階光罩製 專微結構領域中。 【實施方式】 請參閱『第1〜4圖』所示，係本發明之灰階投影 ^光學裝置結構示意圖、本發明之灰階影像圖案之資料 量化示意圖、本發明之灰階投影式光學裝置結構之光學 曝光及幾何光學理論示意圖。如圖所示：係藉由一影像 繪圖褒置1繪製-灰階影像圖案，該灰階影像圖案:資 料係由光源之強度及深度量化形成（如第2圖所示），' 1313792 再傳送至一光學投影裝置2，經由該光學投影裝置2投 射该灰階影像圖案至一光學元件裝置3，該光學元件裝 置3由一第一透鏡組3 i、一濾光器3 2及一第二透鏡 組3 4組成，或可再加上一反射鏡3 3，該灰階影像圖 案經由該光學元件裝置3縮小聚焦於一基板上並曝光出 一微結構圖形’利用一位移平台4提供該基板之支撐並 控制該基板所需製造之區Μ。本發明之灰階投影式光學 裝置係與光學曝光理論及幾何光學理論（如第3〜4圖 =示），該光學投影裝置2之光強可由紫外光探針計量 侍到（UV probe meter)，藉由該灰階投影式光學裝置 於5玄基板上曝出立體或平面之微結構圖形，可廣泛應用 於製作平面與立體之微結構領域中，且由於可直接製作 立體或平面之微結構圖形，使其製作速度快、可降低成 本。 本發月之灰1¾技影式光學裝置係藉由一光學投影裝 置杈影灰階影像圖案，並由一光學元件裝置於一基板上 曝出立體或平面之微結構圖形，請參閱『第5〜9d圖』 所不，係本發明之灰階投影式光學裝置示意圖、本發明 之本發明之灰階投影式光學裝置結狀藍伯·皮爾理論 ^圖、本發明之微渠道結構示意圖、本發明之步距結 =意圖、本發明之電感輕合電漿石夕飯刻之三維微製程 二、片不意圖。如圖所示：係以上述之影料圖裝置i (如.電腦）直接對光學投影裝置2 (如：即時投影機、 反射振鏡式投影機（DLP projector))輸出所需之灰階 影像圖案，再經由該光學投影裝置2投影至由第一透鏡 組3 1、濾光器3 2、反射鏡3 3及第二透鏡組3 4組 成之光學元件裝置3 ’該灰階影像圖案經由該第一透鏡 組3 1變成平行光後’再藉由該過濾器3 2 (如：紫外 線過濾器（UV Filter))將450〜700奈米（nm)之可見 光區的光過濾’僅留下所需曝光之波長光源後，再傳送 至該反射鏡3 3反射至該第二透鏡組3 4縮小聚焦於一 放置位移平台4之基板上，並藉由藍伯-皮爾定義 (Lambert-Beer)’將不同的灰階光會曝光出不同的厚度 (如第6〜8 B圖所示）’藉此曝光出一微結構圖形，而 該第一透鏡組3 1及該第二透鏡組3 2係包含至少一以 上之透鏡，且該透鏡可採非球面透鏡，可將光學影像支 線寬縮小及消除像位，並可減少誤差。上述之基板可利 用光阻作結構，（如：AZ4620)，或將光阻利用電感耦合 電聚矽姓刻（ICPSmcon Etching)進行三維微製程製作 不同結構之微結構圖形，或可先藉由光阻曝出微結構圖 ^ 再經過钱刻製程直接在基板.（如：梦晶圓、玻璃） 上製作出所需之結構（如第9A〜9D圖所示）。 本發明之灰階投影式光學裝置係以影像繪圖裝置直 接對光學投影裝置輸出所需之灰階影像圖案，由於直接 在基板上曝光，可利用不同色階達到灰階光罩之特性， 而不須再利用電子束製造光罩，使其成本降低，即可得 1313792 : = 微結構圖形’且該灰階投影式光學裝置之 可利科時投影機投影，再經光學元件裝 度不會減丰…: 灰階影像圖案之灰階強 ，士 M m 、時間短，即可曝出平面或立體之微 簡單且速度快、體積小，可應用於微 領域。〜、、、微光學元件與灰階光罩製作等微結構 :所述，本發明之灰階投影式光學裝置，以「灰 ^像圖案及可即時投影」作為主要策略，可有效改盖 ^用之種種缺點’使其具有製程簡單、速度快、體積小 成本低等優點’可應用於製作平面與立體之微結構領 域’進而使本發明之產生能更進步、更實用、更符合使 用者之所需’確已符合發明專利中請之要件，爰依法提 出專财請，尚請f審查委員撥冗細審，並盼早日准 予專利以勵創作，實感德便。 ' 惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當 不能以此限定本發明實施之範圍；故，凡依本發明申； 專利範圍&發明㉟明書内容所作之簡單的等效變化與修 飾’皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍内。 一 > 1313792

【圖式簡單說明】 第1圖’係本發明之灰階投影式光學裝置結構示意圖。 第2圖，係本發明之灰階影像圖案之資料量化示意圖。 第3〜4圖，係本發明之灰階投影式光學裝置結構之光 學曝光及幾何光學理論示意圖。 第5圖，係本發明之灰階投影式光學裝置示意圖。 第6圖，係本發明之本發明之灰階投影式光學裴置結構 之藍伯-皮爾定義示意圖。

第7 A〜7 B圖，係本發明之微渠道結構示意圖。 第8 A〜8 B圖’係本發明之步距結構示意圖。 第9 A〜9 D圖，係本發明之電感耦合電漿矽蝕刻之二 維微製程照片示意圖。 — 第1 Ο A〜1 〇 B圖，係習之灰階微影印刷技術示音 圖。

第11圖’係另一習之雷射寫入微影印刷技術示意圖。 第1 2 A〜1 2 B圖，係又一習之離子照射微刻鑄射示 意圖。 第1 3 A〜1 3 B圖，係再一習之氫氧化鉀濕式蝕刻示 意圖。 【主要元件符號說明】 影像繪圖裝置1 光學投影裝置2 光學元件裝置3 11 1313792 第一透鏡組 濾光器3 2 反射鏡3 3 第二透鏡組 位移平台 4

Claims (1)

1. Π13792 :98. 2‘ if 十、申請專利範圍： 1 1·一種灰階投影式光學裝置，係至少包含： 一影像繪圖裝置’係繪製一灰階影像圖案； 一光學投影裝置，該光學投影裝置之一端與該影像繪 圖裝置之一端’係用以投射該灰階影像圖案； 一光學元件裝置，該光學元件裝置之一端與該光學投 影裝置之另一端連接，係由一第一透鏡組、一濾光器 及一第二透鏡組組成，其中該第一、二透鏡組係包含 至少1以上之透鏡，且該透鏡為非球面透鏡； 一位移平台，係用以提供一基板之支撐與控制製造之 區域； 其中，該影像繪圖裝置之灰階影像圖案之資料係由光 源之強度及深度量化形成，經由該光學元件裝置將該 灰階影像圖案縮小聚焦於該基板上並曝光出一微結 構圖形。

   2. 依據申請專利範圍第1項所述之灰階投影式光學 置’其中’該影像緣圖裝置為電腦。 3. 依據ΐ α專利範圍第1項所述之灰階投影式光學 置，其中，該基板為光阻。 4·依據申β專利圍第〗項所述之灰階投影式光學 置:其中’該基板上並曝光出一微結構圓形係可進· 乂藉由光阻曝出微結構圖形，並經過似彳製程直接— 基板上製作出所需之結構。 5.依據申請專利範圍第4項所述之灰階投影式光學身 13 1313792 置’其中’該基板為⑦晶圓及玻璃中擇其一。 6. 依據巾4專利㈣第i項所述之灰階投影式光學敦 置其中，该微結構圖形為立體圖形及平面圖形中擇 其一。 7. 依據中請專利範圍第丄項所述之灰階投影式光學裳 置’其中，該光學元件裝置係進一步包含一第一透鏡 組、一濾光器、一反射鏡及一第二透鏡組。 8·依據申請專利範圍第1工員所述之灰階投影式光學裝 置，其中，該光學投影裝置為反射振鏡式投影機（dlp projector) 〇 9_一種灰階投影式光學裝置，係至少包含下列步驟： (a) 利用一影像繪圖裝置繪製一灰階影像圖案，並傳送 至一光學投影裴置； (b) 該灰階影像圖案藉由該光學投影裝置投射至一光 學元件裝置，該光學元件裝置由一第一透鏡組、一濾 光器及一第二透鏡組組成； (c) 該灰階影像圖案經由該光學元件裝置縮小聚焦於 一設置於一位移平台之基板上，並於該基板上曝光出 "微結構圖形。 10.依據申請專利範圍第9項所述之灰階投影式光學裝 置’其中，該灰階影像圖案之資料係由光源之強度及 深度量化形成。 11 依據申請專利範圍第9項所述之灰階投影式光學裝 14 1313792 置’其中’該影像繪圖裝置為電腦。 12_依據申睛專利範圍第9項所述之灰階投影式光學裝 置’其中’該基板為光阻。 13. 依據申睛專利範圍第9項所述之灰階投影式光學裝 置，其中，該基板上曝光出一微結構圖形係可進一步 藉由光阻曝出微結構圖形，並經過钱刻製程直接在基 板上製作出所需之結構。 14. 依據申請專利範圍第1 3項所述之灰階投影式光學 _ 裝置’其中，該基板為矽晶圓及玻璃中擇其一。 15_依據申請專利範圍第9項所述之灰階投影式光學裝 置’其中’該微結構圖形為立體圖形及平面圖形中擇 其一。 16. 依據申請專利範圍第9項所述之灰階投影式光學裝 置，其中，該光學元件裝置係進一步包含一第一透鏡 組、一濾光器、一反射鏡及一第二透鏡組。 17. 依據申請專利範圍第9項所述之灰階投影式光學裝鲁 置’其中，該光學投影裝置為反射振鏡式投影機（DLP projector)。 18. 依據申請專利範圍第9項所述之灰階投影式光學裝 置’其中’該第一透鏡組之最佳透鏡為非球面透鏡。 19. 依據申請專利範圍第9項所述之灰階投影式光學裝 置，其中，該第一透鏡組係包含至少1以上之透鏡。 20. 依據申請專利範圍第9項所述之灰階投影式光學裝 15 1313792 置，其中，該第二透鏡組之最佳透鏡為非球面透鏡。 21.依據申請專利範圍第9項所述之灰階投影式光學裝 置，其中，該第二透鏡組係包含至少1以上之透鏡。

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