TWI647171B - 微針陣列的製作方法 - Google Patents

Abstract

本發明揭露一種微針陣列的製作方法。在第一透光基材上先後塗佈二次正光阻層。第一正光阻層進行曝光顯影後，再沉積一金屬層於第一透光基材上，以形成一金屬光欄。第二正光阻層進行曝光顯影後，在金屬光欄上方形成一微透鏡陣列。另外，在第二透光基材上塗佈負光阻層，將第二透光基材翻轉再與第一透光基材靠攏。接著，對負光阻層進行曝光，此時平行光依序經過微透鏡陣列及金屬光欄而逐漸匯聚，最後在負光阻層中聚焦而形成微針陣列。上述方法能更方便地調整微針的深寬比，而改善微針的結構強度。

Description

微針陣列的製作方法

本發明與一種微針的製作方法有關，特別是與一種底部為方形的微針陣列的製作方法有關。

在治療疾病時，藥物傳遞方式的選擇對藥物傳遞的效率有極大的影響。一般藥物傳遞的方式有口服傳遞(Oral drug delivery)、針筒皮下注射(Injection via skin)，以及經皮輸藥系統(Transdermal drug system delivery)等。為了降低病人對針筒皮下注射(Injection via skin)的恐懼，微針已被廣泛地研究。微針能夠改善針筒注射造成病人疼痛的缺點，達到無痛注射且能使藥物有效傳遞到病人身上的欲治療部位。

微針常被製作成陣列的形式，以便控制藥物傳遞的劑量。微針陣列依藥物傳遞的方式可分為四類：(a)實心微針，當微針刺穿皮膚後，再貼附藥片；(b)塗層微針，在微針陣列上直接塗佈藥物；(c)自我溶解型微針，將藥劑包覆在高分子微針結構中；(d)空心微針，在中空的微針陣列後方加入微型幫浦(Micro pump)，可精確地控制藥物傳遞的劑量。

製作微針的材料可區分為：矽、玻璃、金屬、聚合物、糖、玻尿酸。目前以矽、金屬、聚合物較常使用，如鈦(Ti)、鎳(Ni)、聚甘醇酸共聚物 (poly-lactic-co-glycolic acid，PLGA)、聚甘醇酸(polyglycolic acid，PGA)、聚乳酸(polylactic acid，PLA)、聚酰亞胺(polyimide)。使用聚合物所製作的微針陣列具有可大量生產、價格較低廉、生物相容性較高等優點，但其缺點為強度低，故在製作較尖銳的微針陣列時有挫曲(Buckling)的風險。由金屬所製作的微針陣列則具有較好的機械性質，如破壞應力較高，故在微針刺入皮膚時不易斷裂。由於半導體晶圓的材料為矽基材。因此，使用矽來製造微針陣列具有最佳的方便性，並且矽也有好的生物相容性。目前微針陣列被應用於體液提取、疫苗接種、服藥裝置等，而影響微針是否能刺穿皮膚的因素有：尖端的幾何形狀、長度、材料、穿刺皮膚之速度等。

微針陣列的幾何形狀影響其結構強度、穿刺皮膚的能力、製造的難易程度。目前有不同外形之微針陣列結構，包括：金字塔形、圓錐形、刀劍形、斜尖形等。習知的微針陣列主要利用蝕刻製程製作，例如：Xiao-Xiao Yan等人於2013年提出用機械切削與濕式蝕刻製作出矽質金字塔形微針陣列，其製造流程如圖1，在矽基材110上塗佈光阻120做為保護層，使用機械切削工具機(Dicing saw)將矽基材110切成柱體130，再將矽質柱體130放入蝕刻液中蝕刻出金字塔外形與增加表面光滑度，即可得到矽質金字塔形微針陣列140。

但由於蝕刻液對人體與環境都有害，為了降低人員製作上的危險與環境的污染，本案提出另一種製作微針陣列的方法，來避免使用蝕刻製程。

本發明之一目的在於提出一種微針陣列的製作方法，利用微機電系統(Micro-Electro-Mechanical System Technology,MEMS)的技術製作出長度在 數百微米的金字塔型微針陣列，使藥物的傳遞效率高且疼痛感較低。

本發明之另一目的在於提出一種微針陣列的製作方法，具有多種調整微針幾何形狀或結構強度的機制。

為了達到上述目的，本發明提供一種微針陣列的製作方法，包括以下步驟：提供一第一透光基材及一第二透光基材，第一透光基材具有一第一上表面及一第一下表面，第二透光基材具有一第二上表面及一第二下表面；塗佈一第一正光阻層在第一透光基材的第一上表面；以第一正光阻層定義出複數柱體，該些柱體排列成一柱狀陣列圖案，使柱狀陣列圖案覆蓋在第一透光基材的第一上表面；形成一金屬層於在第一透光基材的第一上表面及柱狀陣列圖案上；去除柱狀陣列圖案，形成複數通孔，這些通孔的形狀及位置對應於柱狀陣列圖案中的每一柱體，並且貫穿金屬層，使金屬層可用以做為一光欄；接著，塗佈一第二正光阻層在金屬層上；以第二正光阻層定義出一微透鏡陣列，此微透鏡陣列包括複數微透鏡，每一微透鏡對應地形成於金屬層的每一通孔上，如此，由第一透光基材、光欄及微透鏡陣列組成一立體光罩；另外在第二透光基材的第二上表面塗佈一負光阻層；接著翻轉第二透光基材，使第二透光基材的第二下表面貼附於第一透光基材的第一下表面；最後，提供一平行光，使平行光依序先通過每一微透鏡及其對應的通孔，再通過第一透光基材及第二透光基材而匯聚於負光阻層中，藉此在負光阻層中定義出複數微針，且這些微針排列成一微針陣列。

在一實施例中，上述的定義微針的步驟包括：調整每一微透鏡的高度、直徑及曲率半徑，以控制每一微針的長度達到數百微米，例如：100至300微米。

在一實施例中，上述的方法更包括：使用一第一光罩阻擋於第一正光阻層上方，其中第一光罩包括複數排列成陣列形式的方形圖案；於第一光罩上方進行曝光，使第一正光阻層形成的每一柱體皆為方形柱體，且這些方形柱體排列成柱狀陣列圖案；以及去除柱狀陣列圖案，使每一通孔形成方形通孔。

在一實施例中，上述的方法更包括：使用一第二光罩阻擋於第二正光阻層上方，其中第二光罩包括複數排列成陣列形式的圓形圖案；於第二光罩上方進行曝光，使這些微透鏡形成圓柱狀微透鏡；以及對這些圓柱狀微透鏡進行加熱使其熔化形成複數半球狀微透鏡。以上述方法所製作的微針陣列包括複數排列成陣列形式且底部為方形的錐形微針。

在一實施例中，上述的方法更包括：定義第二光罩的圓形圖案的直徑大於第一光罩的方形圖案的對角線長度，使每一半球狀微透鏡的直徑大於每一方形通孔的對角線長度，以增加每一微針的底部寬度，進而增加其結構強度。

在一實施例中，上述形成金屬層的步驟包括：蒸鍍一厚度為100nm的鋁金屬層在第一透光基材的第一上表面及柱狀陣列圖案上，使平行光碰到鋁金屬層後即反射回去。

在一實施例中，上述的方法更包括：定義每兩相鄰的微透鏡之間的間距為800μm，可以避免在兩微透鏡之間產生建設性干涉。

在一實施例中，上述的方法更包括：改變第一透光基材、第二透光基材及負光阻的材料，以調整三者的折射係數之相對大小關係，藉此改變微針陣列中每一微針的長度。

在一實施例中，上述提供第一透光基材的步驟包括：調整第一透 光基材的厚度至微米等級，以控制微針長度。

本發明所述的微針陣列的製作方法完全無需用到蝕刻製程。本發明的方法是將錐形微針陣列定義於負光阻層中，為了使微針的底部固定於第二透光基材上，因此需先將承載負光阻層的第二透光基材翻轉後再與承載立體光罩的第一透光基材靠攏，此是本發明的重要的技術特徵。本發明的方法將兩塊透光基材疊合在一起，因此，平行光從進入微透鏡至聚焦所需的錐形光路徑長度，並非僅由第一透光基材的厚度所提供，而是由兩塊透光基材的總厚度來提供，所以可以減少第一透光基材的厚度，達到節省材料及降低成本的效果。此外，本發明的方法可藉由調整微透鏡及光欄的通孔形狀及大小、或是調整透光基材的厚度及材料等來改變微針的幾何形狀及結構強度。依據本發明的方法所製作出的底部為方形的錐形微針陣列，其挫曲極限強度(Critical Buckling Load)高於一般較常見之圓錐形微針。

110‧‧‧矽基材

120‧‧‧光阻

130‧‧‧柱體

140‧‧‧矽質金字塔形微針陣列

300‧‧‧立體光罩

310‧‧‧第一透光基材

311‧‧‧第一透光基材的上表面

312‧‧‧第一透光基材的下表面

320‧‧‧正光阻層

320A‧‧‧柱狀陣列圖案

321‧‧‧方形柱體

330‧‧‧金屬層

330A‧‧‧金屬光欄

331‧‧‧金屬層的通孔

340A‧‧‧圓柱狀陣列圖案

340B‧‧‧半球狀微透鏡

340C‧‧‧微透鏡陣列

341‧‧‧圓柱狀微透鏡

350‧‧‧第二透光基材

351‧‧‧第二透光基材的上表面

352‧‧‧第二透光基材的下表面

360‧‧‧負光阻層

360A‧‧‧微針

360B‧‧‧微針陣列

400‧‧‧第一光罩

410‧‧‧第一光罩上的方形圖案

340‧‧‧第二正光阻層

500‧‧‧第二光罩

510‧‧‧第二光罩上的圓形圖案

D₁‧‧‧第二光罩的圓形圖案的直徑

D₂‧‧‧半球狀微透鏡的直徑

D₃‧‧‧兩相鄰的微透鏡之間的間距

FL‧‧‧聚焦長度

H‧‧‧半球狀微透鏡的高度

L‧‧‧微針的長度

L₁‧‧‧第一光罩的方形圖案的對角線長度

L₂‧‧‧方形通孔的對角線長度

Rc‧‧‧半球狀微透鏡的曲率半徑

W‧‧‧微針的底部寬度

T‧‧‧金屬層(金屬光欄)的厚度

圖1為習知的金字塔型微針陣列製作方法示意圖。

圖2為本發明之一實施例的微針陣列的製作方法的流程示意圖。

圖3A至圖3M為依據本發明之一實施例的微針陣列的製作方法的各步驟示意圖。

圖4為依據本發明之一實施例的負光阻層曝光過程的光學系統分解示意圖。

圖5為依據本發明之一實施例的負光阻曝光過程的光路徑示意圖。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是用於參照隨附圖式的方向。因此，該等方向用語僅是用於說明並非是用於限制本發明。

請參照圖2，為本發明之一實施例的微針陣列的製作方法的流程示意圖。本實施例是先製作一立體光罩於一第一透光基材上(步驟S210至S224)，並塗佈一負光阻層於一第二透光基材上，接著將第二透光基材翻轉使其與立體光罩的第一透光基材貼合，再利用微影製程透過立體光罩對負光阻層施以曝光，以平行的紫外光經微透鏡陣列及金屬光欄後匯聚形成錐形光路徑，並聚焦於負光阻層中，而形成一微針陣列，其中每一微針的底部為方形。(步驟S230至S234)。

立體光罩包含一金屬光欄與一微透鏡陣列，在製作時先以電子束蒸鍍機在第一透光基材上蒸鍍鋁金屬而形成金屬光欄(步驟S210至S214)；再利用熱融法製作出微透鏡陣列(步驟S220至S224)。

請同時參照圖3A至圖3M，為依據圖2方法製作微針陣列的各步驟示意圖。以下詳細的說明本實施例的步驟：塗佈(Coating)正光阻(步驟S210)：如圖3A至圖3B，將第一透光基材310放置於旋轉塗佈機(Spin-coater)上，滴上適量之正光阻，利用塗佈機旋轉後所產生的離心力，使正光阻均勻的塗佈在第一透光基材310的上表面311而形成一正光阻層320，正光阻層320的厚度則由轉速來控制。本實施例的第一透光基材310可採用一玻璃基材；正光阻的材料選用條件在於有良好的硬度、抗拉強度 等機械性質，且適合製作厚度較大的結構或是製作光學品質較佳的微透鏡，例如：AZ4620正光阻。

軟烤(soft bake)(步驟S211)：塗佈正光阻層320於第一透光基材310後，接著放入烤箱內，依不同厚度的正光阻層320調配烘烤的時間與溫度，用以去除正光阻層320內的溶劑並固化光阻，增加正光阻層320與第一透光基材310上表面311的附著力，烤乾後可置於空氣中慢慢冷卻至室溫。

曝光(Exposure)(步驟S212)：微影製程常用曝光方式可分為三種，接觸式、近接式以及投影式。在接觸式曝光中，光罩與光阻層直接接觸，光罩上的圖案能夠完整轉移至光阻上且繞射效應最低，可獲得高解析度的轉印效果。曝光時間與曝光強度則是依照光阻的旋塗厚度、軟烤時間、光阻材料有所不同。如圖3C，本實施例採用接觸式曝光法，利用一第一光罩(Mask)400阻擋於正光阻層320上方，再於第一光罩400上方施以紫外線(UV)對正光阻層320進行曝光。此步驟採用的第一光罩400包括複數排列成陣列形式的方形圖案410。

顯影(Development)(步驟S213)：如圖3D，將正光阻層320曝光後定義出的圖案顯示在第一透光基材310上。在本實施例中，正光阻層320曝光後形成複數方形柱體321，這些方形柱體321覆蓋第一透光基材310的上表面311並且排列成一柱狀陣列圖案320A。

電子束蒸鍍(Electron Beam Evaporation)(步驟S214)：如圖3E，利用電子束蒸鍍機蒸鍍一厚度T為100nm的鋁金屬層330在第一透光基材310的柱狀陣列圖案320A上及未被覆蓋的上表面311上。

去除光阻(步驟S215)：如圖3F，將圖3E的結構放入丙酮中約3分鐘，可去除正光阻所形成的方形柱體321，在鋁金屬層330上形成複數通孔331， 這些通孔331的形狀及位置對應於柱狀陣列圖案320A。換言之，去除柱狀陣列圖案320A後，保留的鋁金屬層330被複數方形通孔331貫穿。如此，在第一透光基材310上形成一具有方形通孔331且不透光的金屬光欄330A，其厚度T約為100nm，在後續曝光過程中可阻擋並反射平行光。

二次塗佈(Second Coating)正光阻(步驟S220)：如圖3G，塗佈一第二正光阻層340在金屬光欄330A上，過程如步驟S210所述。

軟烤(soft bake)(步驟S221)：對第二正光阻層340進行軟烤的過程如步驟S211所述。

對準與曝光(Exposure)(步驟S222)：如圖3H，提供一第二光罩500，第二光罩500包括複數排列成陣列形式的圓形圖案510。在進行曝光前，調整曝光機上的影像感測系統的平面軸X、Y與旋轉軸Z，並利用第二光罩500與第一光罩400上的對準圖案，例如十字形的對準圖案，將第二光罩500的每一圓形圖案510的中心對準第一光罩400上的每一方形圖案410的中心。如此一來，後續步驟S223~S224所製作出的半球狀微透鏡340B就能位於金屬光欄330A的方形通孔331正上方。接著，使用第二光罩500阻擋於第二正光阻層340上方，再於第二光罩500上方利用曝光機進行接觸式曝光，而在第二正光阻層340定義出一圓柱狀陣列圖案340A。

顯影(Development)(步驟S223)：如圖3I，顯影主要目的是將曝光後定義出的圓柱狀陣列圖案340A顯示在第一透光基材310上，圓柱狀陣列圖案340A由複數圓柱狀微透鏡341所排列而成。

熱熔(Thermal reflow)(步驟S224)：如圖3J，對這些圓柱狀微透鏡341進行高溫加熱使其熔化形成複數半球狀微透鏡340B。在一實施例中，圓柱狀 微透鏡341的材料是採用前述的AZ4620正光阻，其所需的熱熔溫度可由申請前已公開的文獻輕易得知。將每兩相鄰的半球狀微透鏡340B之間的間距D₃定義為800μm，可以避免在兩半球狀微透鏡340B之間產生建設性干涉。至此，由第一透光基材310、金屬光欄330A及這些半球狀微透鏡340B所排列而成的微透鏡陣列340C等三層的組合結構可視為一立體光罩300。

塗佈(Coating)負光阻(步驟S230)：如圖3K，提供一第二透光基材350，在第二透光基材350的上表面351塗佈一負光阻層360。本實施例採用玻璃基材做為第二透光基材350。負光阻層360材料的選用條件在於有高深寬比之特性，例如JSR-126N負光阻，可製作出較細長之微針陣列。

軟烤(soft bake)(步驟S231)：對負光阻層360進行軟烤的過程如步驟S211所述。

基材翻轉(步驟S232)：如圖3K至圖3L，經軟烤使負光阻層360附著在第二透光基材350之後，翻轉第二透光基材350，使第二透光基材350的下表面352轉向上而靠近或貼附於第一透光基材310的下表面312。

曝光(Exposure)(步驟S233)：如圖3L，將第二透光基材350翻轉後，以接觸式曝光法，利用曝光機提供一平行的紫外光，並以立體光罩300阻擋於第二透光基材350之下表面352的上方，對負光阻層360進行曝光。同時參照圖4的各層分解示意圖及圖5的光路徑示意圖，由於鋁金屬不透光的特性，一部分的平行光碰到金屬光欄330A會反射回去。另一部分的平行光依序通過每一微透鏡340B及其對應的通孔331，再通過第一透光基材310及第二透光基材350而匯聚於負光阻層360中，藉此在負光阻層360中定義出由複數微針360A所排列成的微針陣列360B。

顯影(Development)(步驟S234)：如圖3M，將負光阻層360曝光後定義出的微針陣列360B顯示在第二透光基材350上。依據本實施例的方法所製作而成的微針360A形式可為底部為方形的錐形微針。

值得注意的是，本發明的方法需要提供二塊透光基材310及350。整個製造過程需要先後塗佈二次正光阻及塗佈一次負光阻。第一次塗佈的正光阻用於製作金屬光欄330A的過程；第二次塗佈的正光阻用於製作微透鏡陣列340C的過程。特別的是，具有負光阻層360的第二透光基材350需經過一次翻轉，翻轉後將兩透光基材310及350的下表面312及352疊合，之後才能順利地對負光阻層360進行曝光顯影而製作出微針陣列360B。

在上述微針陣列的製作方法中，當金屬光欄330A的方形通孔331小於微透鏡340B時，大部分的光線被反射出金屬光欄330A表面，通過金屬光欄330A的光束較少，使得底部為方形的微針360A較細長，具有較大的深寬比；當方形通孔331大於微透鏡340B時，通過金屬光欄330A的光束較多，所得到之微針360A深寬比較低。因此，改變金屬光欄330A的方形通孔331尺寸便可得到不同微針360A之深寬比。

值得注意的是，微透鏡340B的直徑D₂並非無窮大，其邊緣即為金屬光欄330A。在一實施例中，可定義第二光罩500的圓形圖案510的直徑D₁大於第一光罩400的方形圖案410的對角線長度L₁，使每一半球狀微透鏡340B的直徑D₂大於每一方形通孔331的對角線長度L₂；亦即，金屬光欄330A的方形通孔331尺寸略小於微透鏡340B的直徑D₂，如此可以增加每一微針360A的底部寬度W，進而增加其結構強度。另外，本發明將兩種圖案410及510先對準後再進行曝光來製作微透鏡340B(如步驟S222)，可以提升微透鏡340B對準金屬光欄330A的方 形通孔331的成功率。

如圖5，利用微透鏡340B聚光的特性，使平行的紫外光(UV)逐漸會聚於一焦點而形成錐形的光路徑，並控制焦點位於負光阻層360內部，聚焦長度FL控制在200μm以內；在進行曝光時，負光阻層360會受到沿錐形光路徑行進的紫外光照射，且受到照射後的負光阻會產生鍵結反應，使微針結構保留，經過顯影後，可在第二透光基材350上得到由多個具有方形底的微針所形成的陣列360B。

影響圖5所示的整個光學系統最大的兩個因素為各層的材料性質，例如折射係數；以及各層幾何外形，例如：微透鏡的高度、直徑、曲率半徑等。

在一實施例中，可改變第一透光基材310、第二透光基材350及負光阻層360的材料，以調整該三者的折射係數之相對大小關係，藉此改變微針陣列360B中每一微針360A的長度L。各層材料的折射係數與微針360A的長度L有著極大的關係，當光線由較大的折射係數介質進入較小折射係數介質時，則使光線往光軸外偏移，造成微針360A變長；相反地，當光線由較小的折射係數介質進入較大折射係數介質時，則使光線往光軸內偏移，造成微針變短。

在另一實施例中，藉由調整微透鏡340B的高度H、直徑D₂及曲率半徑Rc等可控制每一微針360A的長度L達到數百微米，例如：100至300微米。當微透鏡340B直徑D₂固定時，若微透鏡340B的高度H越高，所得到的聚焦長度FL則越短，成反比趨勢；當微透鏡340B的高度H固定時，若微透鏡340B的直徑D₂越大，所得到的聚焦長度FL則越長，成正比趨勢。因此，只要微透鏡340B的高度H或直徑D₂有改變，將會影響聚焦長度FL，亦即影響微針360A的長度L。

在另一實施例中，當微透鏡340B高度H、直徑D₂、曲率半徑Rc及方形通孔331的大小固定時，由於兩塊透光基材310及350疊合後是位於金屬光欄330A與負光阻層360之間，因此若增加或減少兩塊透明基材310及350的總厚度，也會影響曝光顯影後的微針360A長度L。

總括上述實施例，本發明的微針陣列的製作方法，包括以下步驟：提供一第一透光基材及一第二透光基材，第一透光基材具有一第一上表面及一第一下表面，第二透光基材具有一第二上表面及一第二下表面；塗佈一第一正光阻層在第一透光基材的第一上表面；以第一正光阻層定義出複數柱體，該些柱體排列成一柱狀陣列圖案，使柱狀陣列圖案覆蓋在第一透光基材的第一上表面；形成一金屬層於在第一透光基材的第一上表面及柱狀陣列圖案上；去除柱狀陣列圖案，形成複數通孔，這些通孔的形狀及位置對應於柱狀陣列圖案中的每一柱體，並且貫穿金屬層，使金屬層形成一光欄結構；接著，塗佈一第二正光阻層在金屬層上；以第二正光阻層定義出一微透鏡陣列，此微透鏡陣列包括複數微透鏡，每一微透鏡對應地形成於金屬層的每一通孔上；另外在第二透光基材的第二上表面塗佈一負光阻層；接著翻轉第二透光基材，使第二透光基材的第二下表面貼附於第一透光基材的第一下表面；最後，提供一平行光，使平行光依序先通過每一微透鏡及其對應的通孔，再通過第一透光基材及第二透光基材而匯聚於負光阻層中，藉此在負光阻層中定義出複數微針，且這些微針排列成一微針陣列。

本發明所述的微針陣列的製作方法完全無需用到蝕刻製程。前述實施例中，立體光罩中的金屬光欄具有反射光線之功能，可採用黃光微影與真空蒸鍍機製作。微透鏡陣列具有聚焦光線之特性，可採用黃光微影與熱熔法製 作。微針陣列可再以熱壓法翻模製作聚脂類高分子微針，例如PLA、PGA、PLGA。

值得注意的是，本發明的方法是將微針陣列定義於負光阻層中而不是在正光阻層中，為了使微針的底部固定於第二透光基材上，因此需先將承載負光阻層的第二透光基材翻轉後再與承載立體光罩的第一透光基材靠攏，此是本發明的重要的技術特徵。

由於本發明的方法將兩塊透光基材疊合在一起，因此平行光從進入微透鏡至聚焦所需的錐形光路徑長度，並非僅由第一透光基材的厚度所提供，而是由兩塊透光基材的總厚度來提供，所以可以減少第一透光基材的厚度，達到節省材料及降低成本的效果。在一實施例中，第一透光基材310的厚度可調整至微米等級。

相較於另一種情形，若第二透光基材上塗佈的是正光阻層而不是負光阻層，則不能將第二透光基材翻轉，而需直接將正光阻層貼附至第一透光基材的底表面，所形成者為針狀凹槽而非實體微針。此情形中，第一透光基材的厚度大約需要數十毫米，光路徑的長度僅與第一透光基材的厚度有關，但與第二透光基材的厚度無關，故無法減少第一透光基材的厚度至微米級。

此外，本發明的方法還提供了多種調整微針幾何形狀或結構強度的機制，例如：調整微透鏡的深寬比或曲率半徑、光欄的通孔形狀或大小、或是調整透光基材的厚度及材料等，藉此改善結構強度。依據本發明的方法所製作出的微針陣列，其挫曲極限強度(Critical Buckling Load)高於一般較常見之圓錐形微針。

微針陣列用於皮下注射時，能快速傳遞藥物，並減緩病人的疼痛。此外，微針陣列亦可用於經皮輸藥系統，在治療前，先利用本發明的微針 陣列施打患者的部分皮膚，隨後再塗佈外用藥物於此部分皮膚上，可增加外用藥物的吸收率。

前述實施例的部分內容係引用自國立台灣科技大學機械工程系碩士學位論文「利用接觸式曝光與立體光罩製作金字塔型微針陣列微結構之研究(作者：江致旻)」，更具體的實施方法及實驗數據請參考該論文。

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，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。另外本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。

Claims (9)

1. 一種微針陣列的製作方法，包括：提供一第一透光基材，該第一透光基材具有一第一上表面及一第一下表面；塗佈一第一正光阻層在該第一透光基材的該第一上表面；以該第一正光阻層定義出複數柱體，該複數柱體排列成一柱狀陣列圖案，其中該柱狀陣列圖案覆蓋在該第一透光基材的該第一上表面；形成一金屬層於在該第一透光基材的該第一上表面及該柱狀陣列圖案上；去除該柱狀陣列圖案，形成複數通孔，其中該複數通孔的形狀及位置對應於該柱狀陣列圖案中的每一該柱體，並且貫穿該金屬層；塗佈一第二正光阻層在該金屬層上；使用一第二光罩阻擋於該第二正光阻層上方，其中該第二光罩包括複數排列成陣列形式的圓形圖案；於該第二光罩上方進行曝光，在該第二正光阻層定義出複數圓柱狀微透鏡，其中每一該圓柱狀微透鏡對應地形成於該金屬層的每一該通孔上；對該複數圓柱狀微透鏡進行加熱使其熔化形成複數半球狀微透鏡；提供一第二透光基材，該第二透光基材具有一第二上表面及一第二下表面；該第二透光基材的該第二上表面塗佈一負光阻層；翻轉該第二透光基材，使該第二透光基材的該第二下表面貼附於該第一透光基材的該第一下表面；以及 提供一平行光，使該平行光依序先通過每一該半球狀微透鏡及其對應的該通孔，再通過該第一透光基材及該第二透光基材而匯聚於該負光阻層中，藉此在該負光阻層中定義出複數微針，該複數微針排列成一微針陣列。
2. 如申請專利範圍第1項所述的微針陣列的製作方法，其中定義該複數微針的步驟包括：調整每一該半球狀微透鏡的高度、直徑及曲率半徑，以控制每一該微針的長度達到100至300微米。
3. 如申請專利範圍第1項所述的微針陣列的製作方法，更包括：使用一第一光罩阻擋於該第一正光阻層上方，其中該第一光罩包括複數排列成陣列形式的方形圖案；於該第一光罩上方進行曝光，使該第一正光阻層所形成該複數柱體皆為方形柱體，且該複數方形柱體排列成該柱狀陣列圖案；以及去除該柱狀陣列圖案，使每一該通孔形成方形通孔。
4. 如申請專利範圍第3項所述的微針陣列的製作方法，更包括：定義該第二光罩的該圓形圖案的直徑大於該第一光罩的該方形圖案的對角線長度，使每一該半球狀微透鏡的直徑大於每一該方形通孔的對角線長度。
5. 如申請專利範圍第3項所述的微針陣列的製作方法，其中該微針陣列包括複數排列成陣列形式且底部為方形的錐形微針。
6. 如申請專利範圍第1項所述的微針陣列的製作方法，其中形成該金屬層的步驟包括：蒸鍍一厚度為100nm的鋁金屬層在該第一透光基材的該第一上表面及該柱狀陣列圖案上，使該平行光碰到該鋁金屬層後即反射回去。
7. 如申請專利範圍第1項所述的微針陣列的製作方法，更包括：定義每兩相鄰的該微透鏡之間的間距為800μm。
8. 如申請專利範圍第1項所述的微針陣列的製作方法，更包括：改變該第一透光基材、該第二透光基材及該負光阻的材料，以調整該三者的折射係數之相對大小關係，藉此改變該微針陣列中每一該微針的長度。
9. 如申請專利範圍第1項所述的微針陣列的製作方法，其中提供該第一透光基材的步驟包括：調整該第一透光基材的厚度至微米等級。