金属微结构形成方法 技术领域 本发明涉及一种微结构形成方法， 尤其涉及一种金属微结构形成方法， 是应用于 微结构组件制造过程， 可降低电镀所造成的残留应力、 金属层间不会有残留应力， 金属所附 着的基板不致变形， 而不致影响微结构组件后续制造过程进行。
背景技术
对于目前微机电技术而言， 微机电系统虽具有微小化、 批次量产、 且可提供许多高 性能组件等优点， 然， 其所追求的目标仍是， 如何能制造出体积更小、 能源耗损更低、 且功能 更强大、 系统更稳定的微机电系统。
只是， 为达到系统更稳定、 可靠度更高的微机电系统， 其上的微组件通常须具备良 好的三维金属微结构， 如微机电探针卡 (MEMS probecard)， 这仍是待解决的课题。
发明公告 / 公开号为 428052 的中国台湾专利公报 “深刻电铸模造制造过程的含润 湿剂的镍电铸液组成物” 中， 所揭露的是丁二酸磺酸钠的二烷基酯润湿剂可添加于深刻电 铸模造制造过程中的镍电铸液， 不但能维持镍电铸层的低内应力， 而且非常有效的提高铸 液的润湿力， 于深刻镍电铸模造制造过程中， 能有效的同时提升镍微结构体的深宽比与电 铸过程时的电流密度， 然， 其并非为探讨如何制作出具有良好金属微结构的微结构组件。
发明公告 / 公开号为 200843190 的中国台湾专利公报的 “三维微结构及其形成方 法” 中， 虽论及三维微结构， 然， 其技术特征为该三维微结构是应用于电磁能的同轴传输线。
发明公告 / 公开号为 200843191 的中国台湾专利公报的 “三维微结构及其形成方 法” 中， 虽论及三维微结构， 然， 其技术特征为三维微结构经连续建造制造过程形成且包含 彼此机械锁紧的微结构组件， 该微结构例如用于电磁能的同轴传输线内。
发明公告 / 公开号为 200829358 的中国台湾专利公报的 “接合由不锈钢、 镍或镍合 金制成的工作件的方法、 制造微结构组件的方法以及微结构组件” 中， 虽论及微结构组件， 然， 其技术特征是关于一种用于接合至少两个由不锈钢、 镍或镍合金制成的工作件的方法， 及用于制造选自包含微反应器、 微热交换器、 微冷却器、 及微混合器的群组的微结构组件的 方法， 此外， 是关于一种微结构组件， 如具有流体结构包括由不锈钢、 镍或镍合金制成的相 互连接的微结构组件层堆栈的组件。
专 利 号 为 US 5,190,637 的 美 国 专 利 “Formation Of MicrostructuresBy Multiple Level Deep X-Ray Lithography With Sacrificial Metal Layers” 中， 揭露一 种金属微结构组件制造方法， 其技术特征为六个主要步骤， 步骤 1 ： 在一基板形成一光阻， 经由光罩曝光、 显影， 成形所需要的图案 ； 步骤 2 ： 在这图案内， 电镀成型主要金属 ； 步骤 3 ： 去除剩余的光阻， 再电镀第二种金属围绕在主要金属外围， 但第二种金属必须与主要金属 有一定的蚀刻选择比， 例如， 主要金属为镍、 第二种金属为银或铜 ； 步骤 4 ： 研磨加工主要金 属及第二种金属使其结构高度一致 ； 步骤 5 ： 重复步骤 1 ～ 4 直到所需要的结构高度 ； 以及， 步骤 6 ： 蚀刻第二种金属， 仅留下主要金属的微结构组件。
然而， 上述 US 5,190,637 的美国专利的缺点为 ： 1. 需要再电镀第二种金属， 若第二种金属所占的面积相当大时， 必须尽可能降低电镀所造成的残留应力， 否则容易使附着 主要金属的基板变形， 造成无法进行后续制造过程 ； 2. 使得主要金属每层间有残留应力 ； 以及， 3. 虽然尽可能调整蚀刻液使主要金属与第二种金属间有较高的选择比， 但， 蚀刻液仍 会渗入每层接口， 造成每层的附着力降低， 进而影响微结构组件的可靠度。
所以如何寻求一种金属微结构形成方法， 于形成微结构组件的立体金属微结构 时， 无须电镀第二种金属以围绕在主要金属外围、 且无须蚀刻第二种金属， 而可降低电镀所 造成的残留应力、 金属层间不会有残留应力， 金属所附着的基板不致变形， 而不致影响微结 构组件后续制造过程进行， 且， 由于无须蚀刻第二种金属， 因而， 不会有蚀刻液渗入每层接 口的问题， 不会造成每层的附着力降低， 而不致影响微结构组件的功能， 乃是待解决的问 题。 发明内容
本发明的主要目的便是在于提供一种金属微结构形成方法， 是应用于微结构组件 制造过程， 于形成微结构组件的立体金属微结构时， 无须电镀第二种金属以围绕在金属外 围、 且无须蚀刻第二种金属。 本发明的又一目的便是在于提供一种金属微结构形成方法， 是应用于微结构组件 制造过程， 于形成微结构组件的立体金属微结构时， 由于无须电镀第二种金属以围绕在金 属外围， 因而， 可降低电镀所造成的残留应力、 金属层间不会有残留应力， 金属所附着的基 板不致变形， 而不致影响微结构组件后续制造过程进行。
本发明的再一目的便是在于提供一种金属微结构形成方法， 是应用于微结构组件 制造过程， 于形成微结构组件的立体金属微结构时， 由于无须蚀刻第二种金属， 因而， 不会 有蚀刻液渗入每层接口的问题， 不会造成每层的附着力降低， 而不致影响微结构组件的功 能。
根据以上所述的目的， 本发明的金属微结构形成方法包含的步骤为， 首先， 准备一 基板， 以便于该基板上进行后续的金属微结构形成 ； 接着， 于该基板的表面上相继形成二层 以上的金属微结构， 在此， 每一层金属微结构是由一种材料所组成， 而该二层以上的金属微 结构可由相同材料及 / 或由不同的材料所组成 ； 继而， 以液体或反应性离子蚀刻去除该二 层以上的金属微结构以外的其它材料， 在此， 该液体或反应性离子蚀刻不会蚀刻该二层以 上的金属微结构 ； 最后， 于基板上得到良好的金属微结构。
附图说明
图 1 为流程图， 用以显示说明本发明的金属微结构形成方法的流程步骤 ；
图 2 为一流程图， 用以显示说明图 1 中的准备一基板的步骤的详细流程步骤 ；
图 3 为一流程图， 用以显示说明图 1 中的于该基板的表面上相继形成二层以上的 金属微结构的步骤的详细流程步骤 ；
图 4 为一流程图， 用以显示说明图 1 中的以液体来去除该二层以上的金属微结构 以外的其它材料的步骤的详细流程步骤 ；
图 5 为一流程图， 用以显示说明利用本发明的金属微结构方法的一实施例的流程 步骤 ；图 6-a 至图 6-n 为示意图， 用以显示说明图 5 中的利用本发明的金属微结构方法 的该实施例流程步骤的制造过程情形 ；
图 7 为一流程图， 用以显示说明利用本发明的金属微结构方法的另一实施例的流 程步骤 ；
图 8-a 至图 8-j 为示意图， 用以显示说明图 7 中的利用本发明的金属微结构方法 的该实施例流程步骤的制造过程情形 ；
图 9 为一流程图， 用以显示说明利用本发明的金属微结构方法的再一实施例的流 程步骤 ；
图 10-a 至图 10-m 为示意图， 用以显示说明图 9 中的利用本发明的金属微结构方 法的该实施例流程步骤的制造过程情形 ；
图 11 为一流程图， 用以显示说明利用本发明的金属微结构方法的另一实施例的 流程步骤 ； 以及
图 12-a 至图 12-k 图为示意图， 用以显示说明图 11 中的利用本发明的金属微结构 方法的该实施例流程步骤的制造过程情形。 具体实施方式 以下配合说明书附图对本发明的实施方式做更详细的说明， 以使本领域技术人员 在研读本说明书后能据以实施。
图 1 为一流程图， 用以显示说明本发明的金属微结构形成方法的流程步骤。 如图 1 中所示的为本发明的金属微结构形成方法， 首先， 于步骤 11， 准备一基板， 以便于该基板上 进行后续的金属微结构形成， 并进到步骤 12。
于步骤 12， 于该基板的表面上相继形成二层以上的金属微结构， 在此， 每一层金属 微结构是由一种材料所组成， 而该二层以上的金属微结构可由相同材料及 / 或由不同的材 料所组成， 并进到步骤 13。
于步骤 13， 以液体或反应性离子蚀刻去除该二层以上的金属微结构以外的其它材 料， 在此， 该液体或反应性离子蚀刻不会蚀刻该二层以上的金属微结构， 并进到步骤 14。
于步骤 14， 于基板上得到良好的金属微结构。
图 2 为一流程图， 用以显示说明图 1 中的准备一基板的步骤的详细流程步骤。如 图 2 中所示， 首先， 于步骤 111， 选取一基板， 该基板为选取自硅基板、 玻璃基板、 陶瓷基板 等， 并进到步骤 12 ； 抑或， 于步骤 111， 选取一基板， 该基板为选取自硅基板、 玻璃基板、 陶瓷 基板等之后， 进到步骤 112。
于步骤 112， 于该基板上沉积种子层 (seed layer)， 在此， 该种子层为电镀起始 层， 需要有良好的导电性及与基板间的附着性， 一般可选取自 Cr/Au(Cr under Au)、 Ti/ Au(Ti under Au)、 Ti/Cu(Ti under Cu) 或 Ti-W/Au(Ti-W under Au)， 以 Cr/Au or Ti/Au 为例， Cr 约 100-200A， Au 约 1000-2000A， 另， 沉积的技术选取自蒸镀 (evaporation)、 溅镀 (Sputtering)、 无电镀 (electroless) 等 ； 于步骤 112 完成后， 并进到步骤 12。
图 3 为一流程图， 用以显示说明图 1 中的于该基板的表面上相继形成二层以上的 金属微结构的步骤的详细流程步骤。如图 3 中所示的， 首先， 于步骤 121， 于该基板上批覆 光阻及 / 或硬质蜡及 / 或高分子聚合物， 端视实际施行情形而定， 在此， 批覆光阻可依光阻
特性而采用适宜的技术， 有 spin coating、 spray coating、 lamination、 casting 等， 光阻 可为正型、 如 Clariant AZ4620、 TOK LA900、 PMMA， 以及， 光阻可为负型、 如 JSR THB-126N、 MicroChem SU-8、 epoxy-base photoresist/Su-8 等 ； 于步骤 121 完成后， 并进到步骤 122。
于步骤 122， 进行光阻烘烤， 光阻经烘烤后， 将其中溶剂蒸发使光阻变硬， 之后进 行曝光、 显影， 以成形所需的微结构图案 (pattern)， 其中， 烘烤方法有加热板直接加热 (direct backing by hot plate)、 烘箱 (Oven) 或红外线加热 (IR backing) 等， 曝光方式 有 X-ray lithography、 UV lithography、 direct write e-beam 等 ； 于步骤 122 完成后， 并 进到步骤 123。
于步骤 123， 在微结构图案凹洞内电镀所需的金属结构， 一般可电镀的金属可选取 自 Au、 Cu、 Ni、 Ni-Mn alloy、 Ni-Fe alloy、 Ni-Co alloy、 Sn-Pb 等 ； 在此， 于进行电镀之前， 可在微结构图案凹洞内先沉积种子层， 此种子层为电镀起始层， 需要有良好的导电性及与 光阻及电镀金属间的附着性， 一般可选取自 Cr under Au， Ti under Au， Ti under Cu or Ti-Wunder Au 等， 以 Cr/Au 或 Ti/Au 为例， Cr 约为 100-200A， Au 约为 1000-2000A， 另沉积 技术选取自蒸镀、 溅镀、 无电镀等 ； 抑或， 于进行电镀之前， 无须先沉积种子层， 端视实际施 行情形而定 ； 于步骤 123 完成后， 并进到步骤 124。 于步骤 124， 进行研磨加工， 研磨加工将使得光阻厚度与电镀金属厚度一致， 其 中， 研磨加工方式选取自机化学加工 (Chemical mechanicalpolishing， CMP)、 机械研磨 (mechanical lapping)、 抛光 (polishing) 等， 并进到步骤 125。
于步骤 125， 重复步骤 121 至步骤 124， 用以于该基板的表面上形成二层以上的金 属微结构。
图 4 为一流程图， 用以显示说明图 1 中的以液体或反应性离子蚀刻去除该二层以 上的金属微结构以外的其它材料的步骤的详细流程步骤。如图 4 中所示的， 于步骤 131， 以 溶剂或反应性离子蚀刻去除光阻及 / 或硬质蜡及 / 或高分子聚合物， 用以释出立体的金属 微结构， 并进到步骤 132 ； 抑或， 于释出立体的金属微结构后， 并进到骤 14。
于步骤 132， 以蚀刻液移除种子层， 并进到步骤 14。
图 5 为一流程图， 用以显示说明利用本发明的金属微结构方法的一实施例的流 程步骤。如图 5 中所示的、 并请参阅图 6-a 至图 6-n 的示意图， 首先， 于步骤 21， 选取一 基板 200， 该基板 1 为选取自硅基板、 玻璃基板、 陶瓷基板等 ； 于该基板 1 上沉积第一种子 层 201 再批覆第一层光阻 202， 在此， 该第一种子层 201 为电镀起始层， 需要有良好的导电 性及与基板间的附着性， 一般可选取自 Cr under Au， Ti under Au， Ti under Cuor Ti-W under Au， 以 Cr/Au or Ti/Au 为例， Cr 约 100-200A， Au 约 1000-2000A， 另， 沉积的技术选 取自蒸镀 (evaporation)、 溅镀 (Sputtering)、 无电镀 (electroless) 等， 本实施例以溅镀 为例 ； 批覆的光阻可依光阻特性所采用适宜的技术选取自 spin coating、 spray coating、 lamination、 casting 等 ； 光阻可为正型、 如 Clariant AZ4620、 TOK LA900、 PMMA， 以及， 光 阻可为负型如 JSR THB-126N、 MicroChem SU-8 等， 可依产品特性选择合适的光阻， 因本发 明的后续须进行研磨加工制造过程， 因而， 于本实施例， 采用结构强度较高的 epoxy-base photoresist/Su-8 并以旋转涂布 (spin coating) 来批覆光阻， 以有利于后续制造过程展 开， 步骤 21 的制造过程如图 6-a 中所示的， 并进到步骤 22。
于步骤 22， 对第一层光阻 202 进行烘烤， 经烘烤后， 将其中溶剂蒸发使第一层光
阻 202 变硬， 之后进行曝光、 显影， 在此， 曝光、 显影所使用的光罩为 203 以成形所需的第一 层光阻微结构 204 ； 其中， 烘烤方法有加热板直接加热、 烘箱或红外线加热等， 曝光方式有 X-ray lithography、 UV lithography、 direct write e-beam 等 ； 本实施例以 hot plate backing/UVexposure 为例， 步骤 22 的制造过程如图 6-b 中所示的， 于步骤 22 完成后， 并进 到步骤 23。
于步骤 23， 在第一层光阻微结构 204 图案凹洞内电镀所需的金属 205 结构， 一般可 电镀的金属 205 可选取自 Au、 Cu、 Ni、 Ni-Mn alloy、 Ni-Fealloy、 Ni-Co alloy、 Sn-Pb 等， 步 骤 23 的制造过程如图 6-c 中所示的， 并进到步骤 24。
于步骤 24， 进行研磨加工以得到第一层金属微结构 206， 研磨加工将使得第一层 光阻 202 与电镀金属 205 厚度一致， 其中， 研磨加工方式选取自机化学加工 (CMP)、 机械研 磨、 抛光等 ； 另， 光阻应采用具高机械强度的 epoxy-base photoresist 如 MicroChem Su-8， 步骤 24 的制造过程如图 6-d 中所示的， 并进到步骤 25。
于步骤 25， 重复步骤 21 中的光阻批覆动作， 再次进行光阻批覆， 以成形第二层光 阻 207， 步骤 25 的制造过程如图 6-e 中所示的， 并进到步骤 26。
于步骤 26， 进行第二层光阻 207 烘烤、 曝光、 显影， 以成形所需的第二层光阻微结 构 208 图案， 在此， 使用光罩 213， 步骤 26 的制造过程如图 6-f 中所示的， 并进到步骤 27。
于步骤 27， 沉积第二种子层 209， 该第二种子层 209 为电镀起始层， 需要有良好的 导电性及与光阻及电镀金属间的附着性， 一般可选取自 Crunder Au， Ti under Au， Ti under Cu or Ti-W under Au， 以 Cr/Au or Ti/Au 为例， Cr 约 100-200A， Au 约 1000-2000A， 另， 沉 积技术选取自蒸镀、 溅镀、 无电镀等， 本实施例以溅镀为例 ； 在此， 第二层光阻微结构 208 较 第一层光阻微结构 204 为宽且大， 为避免气孔包覆于第二层金属微结构 211 内， 因此， 在此 先沉积第二种子层 209， 步骤 27 的制造过程如图 6-g 中所示的并进到步骤 28。
于步骤 28， 在第二层光阻微结构 208 图案凹洞内电镀所需的金属 210 结构， 一般可 电镀的金属 210 可选取自 Au、 Cu、 Ni、 Ni-Mn alloy、 Ni-Fealloy、 Ni-Co alloy、 Sn-Pb 等， 步 骤 28 的制造过程如图 6-h 中所示的并进到步骤 29。
于步骤 29， 进行研磨加工以得到第二层金属微结构 211， 研磨加工将使得第二层 光阻 207 与电镀金属 210 厚度一致， 其中， 研磨加工方式选取自机化学加工 (CMP)、 机械研 磨、 抛光等 ； 另， 光阻应采用具高机械强度的 epoxy-base photoresist 如 MicroChem Su-8， 步骤 29 的制造过程如图 6-i 中所示的并进到步骤 30。
于步骤 30， 进行第三层光阻 212 批覆， 以成形第三层光阻 212， 步骤 30 的制造过程 如图 6-j 中所示的并进到步骤 31。
于步骤 31， 进行第三层光阻 212 的烘烤、 曝光、 显影， 以成形所需的第三层光阻微 结构 215， 在此， 使用光罩 214， 步骤 31 的制造过程如图 6-j 中所示的并进到步骤 32。
于步骤 32， 在第三层光阻微结构 215 图案凹洞内电镀所需的金属 216 结构， 一般可 电镀的金属 216 可选取自 Au、 Cu、 Ni、 Ni-Mn alloy、 Ni-Fealloy、 Ni-Co alloy、 Sn-Pb 等， 步 骤 32 的制造过程如图 6-k 中所示的并进到步骤 33。
于步骤 33， 进行研磨加工以得到第三层金属微结构 217， 研磨加工将使得第三层 光阻 212 与电镀金属 216 厚度一致， 其中， 研磨加工方式选取自机化学加工 (CMP)、 机械研 磨、 抛光等 ； 另， 光阻应采用具高机械强度的 epoxy-base photoresist 如 MicroChem Su-8，步骤 33 的制造过程如图 6-1 中所示的并进到步骤 34。
于步骤 34， 以溶剂或反应性离子蚀刻 ( 未图示出 ) 去除第一层光阻微结构 204、 第 二层光阻微结构 208、 以及第三层光阻微结构 215， 用以释出包含第一层金属微结构 206、 第 二层金属微结构 211、 以及第三层金属微结构 217 的立体的金属微结构 218， 步骤 34 的制造 过程如图 6-m 中所示的， 并进到步骤 35。
于步骤 35， 以蚀刻液 ( 未图示出 ) 移除未被第一层金属微结构 204、 第二层金属微 结构 208、 以及第三层金属微结构 215 所覆盖的第一种子层部份 219， 以于基板上得到良好 的金属微结构 218， 步骤 35 的制造过程如图 6-n 中所示的。
图 6-a 至图 6-n 为示意图， 用以显示说明图 5 中的利用本发明的金属微结构方法 的该实施例流程步骤的制造过程情形。
图 7 为一流程图， 用以显示说明利用本发明的金属微结构方法的另一实施例的 流程步骤。如图 7 中所示的， 首先， 于步骤 41， 选取一基板 300， 该基板为选取自硅基板、 玻璃基板、 陶瓷基板等 ； 于该基板上沉积第一种子层 301 再批覆第一层光阻 302， 在此， 该 第一种子层 301 为电镀起始层， 需要有良好的导电性及与基板 300 间的附着性， 一般可选 取自 Crunder Au， Ti under Au， Ti under Cu or Ti-W under Au， 以 Cr/Au or Ti/Au 为 例， Cr 约 100-200A， Au 约 1000-2000A， 另， 沉积的技术选取自蒸镀 (evaporation)、 溅镀 (Sputtering)、 无电镀 (electroless) 等， 本实施例以溅镀为例 ； 批覆的光阻可依光阻特性 所采用适宜的技术选取自 spin coating、 spray coating、 lamination、 casting 等 ； 光阻 可为正型、 如 Clariant AZ4620、 TOK LA900、 PMMA， 以及， 光阻可为负型如 JSR THB-126N、 MicroChemSU-8 等， 可依产品特性选择合适的光阻， 因本发明的后续须进行研磨加工制造过 程， 因而， 于本实施例， 采用结构强度较高的 epoxy-basephotoresist/Su-8 并以旋转涂布 (spin coating) 来批覆光阻， 以有利于后续制造过程展开， 步骤 41 的制造过程如图 8-a 中 所示的， 并进到步骤 42。
于步骤 42， 进行第一层光阻 302 的烘烤， 经烘烤后， 将其中溶剂蒸发使第一层 光阻 302 变硬， 的后进行曝光、 显影， 在此， 使用光罩 303， 以成形所需的第一层光阻微结 构 304 图案 ； 其中， 烘烤方法有加热板直接加热、 烘箱或红外线加热等， 曝光方式有 X-ray lithography、 UVlithography、 direct write e-beam 等 ； 本实施例以 hot plate backing/ UVexposure 为例， 步骤 42 的制造过程如图 8-b 中所示的， 于步骤 42 完成后， 并进到步骤 43。
于步骤 43， 在第一光阻层微结构 304 图案凹洞内电镀所需的金属 305 结构， 一般可 电镀的金属 305 可选取自 Au、 Cu、 Ni、 Ni-Mn alloy、 Ni-Fealloy、 Ni-Co alloy、 Sn-Pb 等， 步 骤 43 的制造过程如图 8-c 中所示的， 并进到步骤 44。
于步骤 44， 进行研磨加工以得到第一层金属微结构 306， 研磨加工将使得第一层 光阻厚度 302 与电镀金属 305 厚度一致， 其中， 研磨加工方式选取自机化学加工 (CMP)、 机 械研磨、 抛光等 ； 另， 光阻应采用具高机械强度的 epoxy-base photoresist 如 MicroChem Su-8， 步骤 44 的制造过程如图 8-d 中所示的， 并进到步骤 45。
于步骤 45， 进行第二层光阻 307 批覆， 以成形第二层光阻 307， 步骤 45 的制造过程 如图 8-e 中所示的， 并进到步骤 46。
于步骤 46， 进行第二层光阻 307 的烘烤、 曝光、 显影， 以成形所需的第二层光阻微 结构 308， 在此， 使用光罩 313， 步骤 46 的制造过程如图 8-f 中所示的， 并进到步骤 47。于步骤 47， 在第二层光阻微结构图案 308 凹洞内电镀所需的金属 310 结构， 一般可 电镀的金属 310 可选取自 Au、 Cu、 Ni、 Ni-Mn alloy、 Ni-Fealloy、 Ni-Co alloy、 Sn-Pb 等， 步 骤 47 的制造过程如图 8-g 中所示的， 并进到步骤 48。
于步骤 48， 进行研磨加工以得到第二层金属微结构 311， 研磨加工将使得第二层 光阻 307 厚度与电镀金属 310 厚度一致， 其中， 研磨加工方式选取自机化学加工 (CMP)、 机 械研磨、 抛光等 ； 另， 光阻应采用具高机械强度的 epoxy-base photoresist 如 MicroChem Su-8， 步骤 48 的制造过程如图 8-h 中所示的， 并进到步骤 49。
于步骤 49， 以溶剂或反应性离子蚀刻 ( 未图示出 ) 去除第一层光阻微结构 304、 以及第二层光阻微结构 308， 用以释出包含第一层金属微结构 306、 以及第二层金属微结构 311 的立体的金属微结构 318， 步骤 49 的制造过程如图 8-i 中所示的， 并进到步骤 50。
于步骤 50， 以蚀刻液 ( 未图示出 ) 移除未被第一层金属微结构 306、 以及第二层金 属微结构 311 所覆盖的第一种子层部份 319( 如图 8-i 中所示的 )， 以于基板上得到良好的 金属微结构 318， 步骤 50 的制造过程如图 8-j 中所示的。
图 8-a 至图 8-j 为示意图， 用以显示说明图 7 中的利用本发明的金属微结构方法 的该实施例流程步骤的制造过程情形。 图 9 为一流程图， 用以显示说明利用本发明的金属微结构方法的再一实施例的流 程步骤。如图 9 中所示的， 首先， 于步骤 61， 选取一基板 400， 该基板 400 为选取自硅基板、 玻璃基板、 陶瓷基板等 ； 于该基板 400 上沉积第一种子层 401 再批覆第一层光阻 402， 在此， 该第一种子层 401 为电镀起始层， 需要有良好的导电性及与基板 400 间的附着性， 一般可 选取自 Cr under Au， Ti under Au， Ti under Cu or Ti-W under Au， 以 Cr/Au or Ti/Au 为例， Cr 约 100-200A， Au 约 1000-2000A， 另， 沉积的技术选取自蒸镀 (evaporation)、 溅镀 (Sputtering)、 无电镀 (electroless) 等， 本实施例以溅镀为例 ； 批覆的光阻可依光阻特 性所采用适宜的技术选取自 spin coating、 spray coating、 lamination、 casting 等 ； 光 阻可为正型、 如 Clariant AZ4620、 TOK LA900、 PMMA， 以及， 光阻可为负型如 JSRTHB-126N、 MicroChem SU-8 等， 可依产品特性选择合适的光阻， 因本发明的后续须进行研磨加工制造 过程， 因而， 于本实施例， 采用结构强度较高的 epoxy-base photoresist/Su-8 并以旋转涂 布 (spin coating) 来批覆光阻， 以有利于后续制造过程展开， 步骤 61 的制造过程如图 10-a 中所示的， 并进到步骤 62。
于步骤 62， 进行第一层光阻 402 的烘烤， 经烘烤后， 将其中溶剂蒸发使第一层 光阻 402 变硬， 之后进行曝光、 显影， 以成形所需的第一层光阻微结构 404 图案， 在此， 使 用光罩 403 ； 其中， 烘烤方法有加热板直接加热、 烘箱或红外线加热等， 曝光方式有 X-ray lithography、 UVlithography、 direct write e-beam 等 ； 本实施例以 hot plate backing/ UVexposure 为例， 步骤 62 的制造过程如图 10-6 中所示的， 于步骤 62 完成后， 并进到步骤 63。
于步骤 63， 在第一层光阻微结构 404 图案凹洞内电镀所需的金属 405 结构， 一般可 电镀的金属 405 可选取自 Au、 Cu、 Ni、 Ni-Mn alloy、 Ni-Fealloy、 Ni-Co alloy、 Sn-Pb 等， 步 骤 63 的制造过程如图 10-c 中所示的， 并进到步骤 64。
于步骤 64， 去除该第一层光阻 402， 步骤 64 的制造过程如图 10-d 中所示的， 并进 到步骤 65。
于步骤 65， 涂覆易溶解的硬质蜡或高分子聚合物以形成第一硬质层 407， 此第一 硬质层 407 材料可承受研磨加工的机械力， 可时又可改善光阻选择的限制， 步骤 65 的制造 过程如图 10-e 中所示的， 并进到步骤 66。
于步骤 66， 进行研磨加工以得到第一层金属微结构 406， 研磨加工将使得所涂覆 的第一硬质层 407 与电镀金属 405 厚度一致， 其中， 研磨加工方式选取自机化学加工 (CMP)、 机械研磨、 抛光等， 步骤 66 的制造过程如图 10-f 中所示的， 并进到步骤 67。
于步骤 67， 进行第二层光阻 408 批覆， 以成形第二层光阻 408， 步骤 67 的制造过程 如图 10-g 中所示的， 并进到步骤 68。
于步骤 68， 进行第二层光阻 408 的烘烤、 曝光、 显影， 以成形所需的第二层光阻微 结构 409， 在此， 使用光罩 410， 步骤 68 的制造过程如图 10-h 中所示的， 并进到步骤 69。
于步骤 69， 在第二层光阻微结构 409 图案凹洞内电镀所需的金属 411 结构， 一般可 电镀的金属 411 可选取自 Au、 Cu、 Ni、 Ni-Mn alloy、 Ni-Fealloy、 Ni-Co alloy、 Sn-Pb 等， 步 骤 69 的制造过程如图 10-i 中所示的， 并进到步骤 70。
于步骤 70， 去除该第二层光阻 408， 步骤 70 的制造过程如图 10-j 中所示的， 并进 到步骤 71。 于步骤 71， 涂覆易溶解的硬质蜡或高分子聚合物以形成第二硬质层 412， 此第二 硬质层 412 材料可承受研磨加工的机械力， 可时又可改善光阻选择的限制， 步骤 71 的制造 过程如图 10-k 中所示的， 并进到步骤 72。
于步骤 72， 进行研磨加工以得到第二层金属微结构 413， 研磨加工将使得所涂覆 的第二硬质层 412 与电镀金属 411 厚度一致， 其中， 研磨加工方式选取自机化学加工 (CMP)、 机械研磨、 抛光等， 步骤 72 的制造过程如图 10-1 中所示的， 并进到步骤 73。
于步骤 73， 以溶剂或反应性离子蚀刻 ( 未图示出 ) 去除第一硬质层 407、 以及第二 硬质层 412， 用以释出包含第一层金属微结构 406、 以及第二层金属微结构 413 的立体的金 属微结构 414 ； 且， 以蚀刻液 ( 未图示出 ) 移除未被第一层金属微结构 406、 以及第二层金 属微结构 413 所覆盖的第一种子层部份 ( 未图示出 )， 以于基板上得到良好的金属微结构 414， 步骤 73 的制造过程如图 10-m 中所示的。
图 10-a 至图 10-m 为示意图， 用以显示说明图 9 中的利用本发明的金属微结构方 法的该实施例流程步骤的制造过程情形。
图 11 为一流程图， 用以显示说明利用本发明的金属微结构方法的另一实施例的 流程步骤。如图 11 中所示的， 首先， 于步骤 81， 选取一基板 500 并于该基板 500 上批覆第一 层光阻 501， 该基板 500 为选取自硅基板、 玻璃基板、 陶瓷基板等 ； 批覆技术可依光阻特性而 采用适宜的技术选取自 spin coating、 spray coating、 lamination、 casting 等 ； 光阻可为 正型如 ClariantAZ4620、 TOK LA900、 PMMA， 以及， 光阻可为负型如 epoxy-basephotoresist/ Su-8、 JSR THB-126N、 MicroChem SU-8 等， 可 依 产 品 特 性 选 择 合 适 的 光 阻， 因本实施 例的后续须进行研磨加工制造过程， 因而， 本实施例采用结构强度较高的 epoxy-base photoresist/Su-8 以旋转涂布方式来批覆光阻， 如此， 有利后续制造过程展开， 步骤 81 的 制造过程如第 12-a 图中所示的， 并进到步骤 82。
于步骤 82， 进行第一层光阻 501 的烘烤， 经烘烤后， 将其中溶剂蒸发使第一层光阻 501 变硬， 其中， 烘烤方法有加热板直接加热、 烘箱或红外线加热等， 在此， 使用光罩 502， 本
实施例以加热板直接加热为例， 步骤 82 的制造过程如图 12-b 中所示的， 并进到步骤 83。
于步骤 83， 进行第二层光阻 503 批覆， 于批覆第二层光阻 503 后， 再进行烘烤， 步骤 83 的制造过程如图 12-c 中所示的， 并进到步骤 84。
于 步 骤 84， 进 行 第 二 层 光 阻 的 曝 光， 曝 光 方 式 有 X-ray lithography、 UV lithography、 direct write e-beam 等， 在此， 使用光罩 504 ； 本实施例以 UV exposure 为 例， 于步骤 84 完成后， 步骤 84 的制造过程如图 12-d 中所示的， 并进到步骤 85。
于步骤 85， 将该第一层光阻 501、 以及第二层光阻 502 予以显影后， 用以成形所 需的第一层光阻微结构 505 图案、 以及第二层光阻微结构 506 图案 ； 本实施例与图 5 中 的实施例的最大不同在于， 可选择高分辨率的化学放大型的正型或负型光阻 (Chemical amplified positive/negativephotoresist)， 此类光阻具有可多次批覆光阻→烘烤→曝 光， 之后为一次显影的特性， 如 MicroChem Su-8， 因而， 相较于图 5 中的实施例， 本实施例可 减少一些制作流程 ； 于步骤 85 完成后， 步骤 85 的制造过程如图 12-e 中所示的， 并进到步骤 86。
于步骤 86， 沉积种子层 507， 该种子层 507 为电镀起始层， 需要有良好的导电性及 与光阻及电镀金属间的附着性， 一般可选取自 Cr underAu， Ti under Au， Ti under Cu or Ti-W under Au， 以 Cr/Au or Ti/Au 为例， Cr 约 100-200A， Au 约 1000-2000A， 步骤 86 的制 造过程如图 12-f 中所示的， 并进到步骤 87。
于步骤 87， 在第一层光阻微结构 505 图案与第二层光阻微结构 506 图案凹洞内电 镀所需的金属 508 结构， 一般可电镀的金属 508 可选取自 Au、 Cu、 Ni、 Ni-Mn alloy、 Ni-Fe alloy、 Ni-Co alloy、 Sn-Pb 等， 步骤 87 的制造过程如图 12-g 中所示的， 并进到步骤 88。
于步骤 88， 进行研磨加工以得到第一层金属微结构 509， 研磨加工将使得第一层 光阻 501 与第二层光阻 502 的总厚度与电镀金属 508 厚度一致， 其中， 研磨加工方式选 取自机化学加工 (CMP)、 机械研磨、 抛光等 ； 另， 光阻应采用具高机械强度的 epoxy-base photoresist 如 MicroChemSu-8， 步骤 88 的制造过程如图 12-h 中所示的， 并进到步骤 89。
于步骤 89， 再批覆第三层光阻 510 后， 再进行烘烤， 第三层光阻 510 经烘烤后， 将其 中溶剂蒸发使第三层光阻 510 变硬， 之后进行曝光、 显影， 在此， 使用光罩 511， 以成形所需 的第三层光阻微结构 512 图案， 步骤 89 的制造过程如图 12-i 中所示的， 并进到步骤 90。
于步骤 90， 在第三层光阻微结构 512 图案凹洞内电镀所需的金属 513 结构， 一般可 电镀的金属 513 可选取自 Au、 Cu、 Ni、 Ni-Mn alloy、 Ni-Fealloy、 Ni-Co alloy、 Sn-Pb 等 ； 进行研磨加工以得到第二层金属微结构 514， 研磨加工将使得第三层光阻 510 厚度与电镀 金属 513 厚度一致， 其中， 研磨加工方式选取自机化学加工 (CMP)、 机械研磨、 抛光等 ； 另， 光 阻应采用具高机械强度的 epoxy-base photoresist 如 MicroChem Su-8， 步骤 90 的制造过 程如图 12-j 中所示的， 并进到步骤 91。
于步骤 91， 步骤 91 的制造过程如图 12-k 中所示的， 以溶剂或反应性离子蚀刻 ( 未 图示出 ) 去除第一层光阻微结构 505、 第二层光阻微结构 506、 以及第三层光阻微结构 512， 用以释出包含第一层金属微结构 509、 以及第二层金属微结构 514 的立体的金属微结构 515， 以于基板上得到良好的金属微结构 515。
图 12-a 至图 12-k 为示意图， 用以显示说明图 11 中的利用本发明的金属微结构方 法的该实施例流程步骤的制造过程情形。综合以上的实施例， 我们可得到本发明的一种金属微结构形成方法， 是应用于微 结构组件制造过程， 利用本发明的金属微结构形成方法， 于形成微结构组件的立体的金属 微结构时， 无须电镀第二种金属以围绕在金属外围、 且无须蚀刻第二种金属， 而可降低电镀 所造成的残留应力、 金属层间不会有残留应力， 金属所附着的基板不致变形， 而不致影响微 结构组件后续制造过程进行， 且， 由于无须蚀刻第二种金属， 因而， 不会有蚀刻液渗入每层 接口的问题， 不会造成每层的附着力降低， 而不致影响微结构组件的功能。 本发明的金属微 结构形成方法包含以下优点 ：
于形成微结构组件的立体金属微结构时， 无须电镀第二种金属以围绕在金属外 围、 且无须蚀刻第二种金属。
于形成微结构组件的立体金属微结构时， 由于无须电镀第二种金属以围绕在金属 外围， 因而， 可降低电镀所造成的残留应力、 金属层间不会有残留应力， 金属所附着的基板 不致变形， 而不致影响微结构组件后续制造过程进行。
于形成微结构组件的立体金属微结构时， 由于无须蚀刻第二种金属， 因而， 不会有 蚀刻液渗入每层接口的问题， 不会造成每层的附着力降低， 而不致影响微结构组件的功能。
以上所述仅为用以解释本发明的较佳实施例， 并非企图据以对本发明做任何形式 上的限制， 因此， 凡有在相同的创作精神下所作有关本发明的任何修饰或变更， 皆仍应包括 在本发明意图保护的范畴。