專利名稱：結構制造方法和結構的制作方法
技術領域：
本公開涉及通過層疊膜狀材料來制造三維結構的方法并且涉及結構。
背景技術：
在層疊式的立體光刻處理中，例如，存在液體表面調節法，其中使用光固化樹脂，并且在對于每層利用玻璃板來調節樹脂液體的液體表面的同時，利用透過玻璃板的光照射液體表面，由此形成具有極精確的膜厚的造型體。然而在實際上，隨著成型體的面積(沿著平面方向觀察的面積)增加，由于固化而引起的、光固化樹脂沿著厚度方向的收縮量變大，這引起了這樣的問題根據樹脂的種類，在平面中引起約數十個百分比的膜厚分布。此外，也產生了固化樹脂與玻璃板之間的粘合由于樹脂的收縮而很強的問題，并且因此難以執行將固化的樹脂從玻璃板剝離來進行液體表面調節的處理(剝離處理)。鑒于此，提出了將形成為膜形狀的光敏材料進行層疊以對物體造型的膜層疊法。在膜層疊法中，膜材料的使用消除了調節液體表面的必要性。因此，不引起上述問題。此外，膜材料的處理比液體材料更容易，并且顯著地減少了清潔劑的使用量，這在安全和健康方面是有利的。應當注意，例如，日本專利申請公報No.平7-227909公開了層疊光敏膜材料的造型法。
發明內容
附帶地，在對樹脂材料進行曝光后，有必要移除未曝光部分(在負性樹脂的情況下)來執行顯影。在樹脂材料是液體的情況下，容易利用清潔劑來移除要被移除的部分(下文中稱作移除目標部分)。然而，在膜層疊法中，因為膜材料是固態或半固態，所以存在移除目標部分難以被移除的問題。特別地，難以移除在具有狹窄的寬度以及高的高寬比的凹槽或孔中的移除目標部分。在這種情況下，存在將膠帶手動地按壓到造型體上以移除殘留在凹槽或孔中的移除目標部分的方法。然而，通過這種方法，膠帶留下痕跡。此外，執行手動操作，這導致了差的生產率。考慮到上述情況，期望提供一種結構制造方法并且提供通過結構制造法制造的結構，該方法具有能夠在膜層疊法中、在利用能量束選擇性地照射之后容易地移除膜的移除目標部分的技術。根據本公開的實施例，提供了一種包括在基礎材料上層疊第一膜的結構制造方法，該方法包括在基礎材料上層疊第一膜。根據基礎材料上的第一膜的表面的位置，利用能量束選擇性地照射第一膜以在第一膜上形成圖案的潛像。在第一膜的表面上層疊第二膜。
將顯影劑提供給所述第二膜，并且將第一膜的、選擇性被移除的移除目標部分連同第二膜一起移除，由此對圖案進行顯影。通過向第二膜提供顯影劑，第一膜的移除目標部分與第二膜一同被膨潤化，使得能夠容易地將膨潤化的移除目標部分與第二膜一同移除。因此，可以形成高精確度的圖案。通過一個接一個地使用多個第一膜來重復在基礎材料上層疊第一膜的步驟。在這種情況下，在利用能量束至少照射最后層疊的第一膜之后，對于多個第一膜一同執行顯影。因此，沒有必要對于多個第一膜一個接一個地執行顯影，這可以顯著地減小制造時間段。多個第一膜可以被能量束一同照射或者可以被能量束一個接一個地照射。第一膜和第二膜由相同材料制成。通過這種結構，沒有必要對于第一膜和第二膜使用由不同材料制造的膜，因此可以削減成本。此外，在實現使用該制造方法的制造設備的情況下，僅使用一個膜供應機構，使得可以簡化制造設備的結構。結構制造方法還包括在層疊第二膜的步驟之后并且在顯影步驟之前，在基礎材料上執行第一膜和第二膜的加壓去沫。因此，可以增加第二膜與其下方的第一膜之間的粘合力，并且將膜更加物理地(機械地)結合，由此使得容易在顯影步驟中整體移除這兩個膜。根據本公開的另一個實施例，提供了一種根據上述制造方法制造的結構。如上所述，根據本公開的實施例，在膜層疊法中，在利用能量束選擇性地照射之后，可以容易地移除膜的移除目標部分。根據以下如附圖所示的、本發明的最佳實施例的詳細描述，本發明的這些和其他的目的、特征和優點將會變得更加清楚。
圖1A-1C的圖以順序次序示出了根據本公開的實施例的制造結構(包括造型體)的方法；圖2A-2C的圖示出了圖1中示出的制造方法之后的處理；圖3的照片示出了通過根據本實施例的結構制造方法的分辨率改善的結果，并且是其中形成分辨率測試圖的結構的平面圖。圖4是通過相比較的制造方法制造的結構的平面照片；并且圖5A-5C的圖以順序次序示出了相比較的制造方法。
具體實施例方式下文中，將要參照附圖詳細描述本公開的實施例。圖1和圖2是順序示出了制造結構(包括造型體)的方法的圖。該結構通常被用作微流體芯片，并且也可以被用作MEMS(微機電系統)結構或其他結構。作為基礎材料，例如準備了玻璃襯底11。除了玻璃襯底11之外，基礎材料可以是由金屬、樹脂等制造的襯底。如圖IA所示，其上響應于能量束而形成了圖案的潛像的膜(第一膜)12被層疊在玻璃襯底11上。下文中，為了便于解釋，該膜被稱作為圖案膜。圖案膜12的厚度例如是10到30 μ m,并且通常是20 μ m,但是不局限于這個范圍。
能量束表示電磁波和帶電粒子輻射之中具有能量量子的束，例如包括紅外線、紫外線、可見光或電子束。在以下的描述中，解釋了紫外線被用作能量束的模式。圖案膜12由通過由UV束照射而固化(交聯)的聚合物材料(UV固化樹脂)制成。例如，將在日本專利申請公報No. 2009-180880中公開的“UV固化聚合物材料”用作圖案膜12。例如通過轉移而將圖案膜12層疊在玻璃襯底11上。對于圖案膜12，可以使用半固態、膠狀材料。在將圖案膜12層疊在玻璃襯底11上之前，可以將另一個膜(與圖案膜12不同)或涂布膜(未示出)作為基礎層而形成在玻璃襯底11的表面上。基礎層被用來通過基礎層增加玻璃襯底11與圖案膜12之間的粘合力。重復圖IA中示出的圖案膜12的層疊處理，由此層疊圖IB中示出的圖案膜12。圖案膜12的數目根據將要形成的結構的形狀來適當地設置，并且例如約為5到10。然而，圖案膜12不一定被層疊。可以僅使用一個圖案膜12 (單個層)。如圖IC所示，為了在所層疊的圖案膜12上形成預定圖案，根據圖案膜12的表面位置來利用UV束進行選擇性照射，并且對多個圖案膜12 —起進行曝光。固化部分1 形成為利用UV束照射的部分，并且未固化部分12b被形成為未曝光部分。在圖中示出的示例中，兩個深凹槽部分和一個淺凹槽部分形成為未固化部分12b。該圖案僅是為了方便解釋而提供的示例，并且可以形成各種圖案。作為利用UV束進行照射的方法，可以使用利用激光進行掃描的方法或者使用掩模的方法。在該實施例中的曝光處理中，可以根據將要形成的圖案的形狀來適當地調整利用UV束進行照射的深度。如下所述，曝光處理可以被單獨地執行一次以上。S卩，在圖IB中，圖案膜12被層疊并一同曝光，但是可以根據結構的圖案的形狀或者所要求的結構的形狀的精確度來對于至少一個圖案膜12中的每一者執行曝光。例如，可以在分離的處理中執行對于圖IC中示出的最上層圖案膜12的曝光處理和其下方的多個圖案膜12的曝光處理。因此，如圖IC所示，可以使得形成在最上層圖案膜12上的圖案與形成在多個下圖案膜12上的圖案不同。在圖IB的處理之后，為了防止氧氣抑制，可以在圖IC的處理之前在最上層圖案膜12上形成保護層。通過涂布保護材料或者層疊保護膜來形成保護層。在形成保護層的情況下，從保護層上方執行利用UV束的照射。將會給出氧氣抑制的有害效果的示例。如果保護膜12在暴露到氧氣的同時受到曝光處理，由于圖案膜12中的氧氣，圖案膜12的表面的曝光處理可能被延遲或者難以進行。在曝光處理之后并且在圖2A的處理之前剝離保護層。例如，光學特性、膜厚精確度和平坦度都很優秀的聚碳酸酯片被用作保護層。聚碳酸酯片具有這些有利特性，并且因此也具有造型處理的液體表面調整法中的調整體的功能。此外，聚碳酸酯容易被從最上層圖案膜12剝離。代替提供保護層，可以在低氧氣氣氛下執行曝光。例如在真空或在惰性氣體氣氛中獲得低氧氣氣氛。之后，作為顯影處理之前的處理，如圖2A所示，膜(第二膜)12'被層疊在最上層圖案膜12的表面上。在以下描述中為了方便，在顯影處理之前的處理中層疊的膜被稱作為顯影膜。對于顯影膜12'，通常使用與圖案膜12相同的材料。在顯影膜12'上，沒有形成圖案。即，不執行曝光。
因為圖案膜12和顯影膜12'由相同材料制成，所以不需要使用不同種類的膜，這減小了成本。此外，在實現了使用該制造方法的制造設備中，僅使用了一個膜供應機構，其可以簡化制造設備的結構。然而，圖案膜12和顯影膜12'可以不由相同材料制成。例如，如下文中所述的，相比于圖案膜12的材料更可能與顯影劑反應的材料被涂布到顯影膜12'。之后，如圖2B和圖2C所示，執行顯影處理。具體地，諸如乙醇的顯影劑被至少提供到顯影膜12'上。雖然乙醇被用作顯影劑，但是根據圖案膜12和顯影膜12'的材料，可以使用甲苯、甲醇或丙酮等。作為顯影方法，可以使用浸漬法、攪拌法、噴霧法或其它類型的方法。顯影時間段被設置為例如約2到10分鐘，并且主要根據所使用的圖案膜12的個數來適當地設置。通過供應顯影劑，圖案膜12的、作為要被選擇性地移除的目標的移除目標部分(未固化部分12b)以及基本完全未固化的顯影膜12'整體地膨潤化和渾濁化。即，顯影膜12'具有剝離層的功能。圖案膜12和顯影膜12'可以由與上文中描述的材料不同的材料制成，只要顯影膜12'和圖案膜12的未固化部分12b整體地膨潤化相同的程度。如圖2C所示，移除已經膨潤化的部分(膨潤化部)12"。基本上在圖2C中示出的顯影期間自然地移除膨潤化部12"。因此，不需要執行吹氣、超聲波清洗或利用清潔溶液等進行移除處理來移除膨潤化部12"。因此，可以減小處理時間段。在現有技術中，通過在顯影之后鼓風來移除未固化部分。在本實施例中，這種處理是不必須的，因此可以減小處理時間段。此外，因為不需要執行清潔處理或鼓風處理，所以物理沖擊不被施加到目標物。因此，不可能在圖案膜12之間的界面上(在多層樣式的情況下)以及在玻璃襯底11與圖案膜12之間的界面上引起剝離等。在本實施例中，即使在執行超聲波清洗的情況下，相比于現有技術的情況下花費更短的時間(1到2分鐘)。如上所述，在根據本實施例的制造方法中，通過將顯影劑提供給顯影膜12"，圖案膜12的移除目標部分(未固化部分12b)連同顯影膜12"都被膨潤化，使得容易將移除目標部分連同顯影膜12" —同移除。因此，可以形成高精確圖案。特別地，不需要將膠帶粘合到難以被移除的部分來移除并剝離該部分，使得可以防止膠帶在結構的表面(最上層圖案膜12的表面)上留下痕跡。此外，根據本實施例，相比于使用膠帶的情況，可以更整潔地移除目標部分。此外，在根據本實施例的制造方法中，膠帶是不必要的，使得處理容易自動進行，這改善了生產率。在本實施例中，在圖IC的處理之后，如圖2A到圖2C所示，多個圖案膜12受到圖案的潛像處理(曝光處理)，并且之后多個圖案膜12受到集體顯影。因此，沒有必要一個接一個地對圖案膜12進行顯影，因此可以顯著地減小制造時間段。在圖2A中示出的處理之后，在圖2B和圖2C的顯影處理之前，可以執行去沫處理。例如通過加壓來進行去沫處理。因此，增加了顯影膜12'與其下方的圖案膜12之間的粘合力，因此可以更可靠地執行整體膨潤化處理。
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圖3是示出了通過根據本實施例的結構的制造方法來改善分辨率的結果，并且是其中執行分辨率側視圖的結構的平面照片。圖4是其比較目標的照片。將會在下文中示出該測試的條件。圖案膜(UV固化樹脂)的厚度20 μ m(不是多層而是單層)顯影膜(由與圖案膜12相同的材料制造的UV固化樹脂)的厚度20μπι(在圖4中，沒有使用顯影膜)能量束具有375nm波長的UV激光激光束的點直徑約為2 μ m曝光類型利用電鏡掃描(物鏡的NA是0. 1)，掃描速度是120mm/s，饋送間距是1. 0 μ m，曝光輸出是1. 5mW(在離開物鏡之后的UV束輸出)分辨率側視圖的形狀分別具有10 μ m、20 μ m、30 μ m、40 μ m和50 μ m寬度的凹陷
的、直線凹槽顯影類型乙醇作為顯影劑，持續5分鐘浸漬型顯影(僅在圖4中的情況下，在利用超聲波照射20分鐘的同時執行顯影)保護層(由聚碳酸酯制成的硬涂層)有(在顯影處理之前將該層剝離)高壓鼓風以移除未固化部分12b 僅在圖4中的情況下進行在該測試中，圖3示出了通過根據本實施例的制造方法的、在作為未固化部分12b的凹槽內的顯影結果，并且圖4示出了通過作為比較的顯影法進行顯影的結果。作為比較的顯影方法例如是圖5中示出的方法。如圖5A所示，固化部分11 和未固化部分112b由UV束的曝光處理而形成，并且之后將由聚碳酸酯制成的保護層13剝離。如圖5B所示，將目標物浸漬在乙醇15中，并且因此使得未固化部分112b膨潤化。如圖5C所示，膨潤化的未固化部分112b'通過鼓風移除。應當注意，在該示例中，用于增加粘合力的基礎層14形成在玻璃襯底11上。在圖3中，在寬度從10到50 μ m的所有凹槽中的未固化部分都被移除。相反，在圖4中，在寬度從10到20 μ m的所有凹槽中的未固化部分沒有被移除。因此，證實了根據圖3中示出的實施例的制造方法的優越性。此外，在本實施例中，在顯影時超聲波照射和高壓鼓風是不必要的。因此，可以相比于比較方法縮短處理時間段。此外，因為這些處理是不必要的，所以物理沖擊力不被施加到目標物，消除了在圖案膜12之間的界面上(在多層樣式的情況下)或玻璃襯底11與圖案膜12之間的界面上發生剝離等的可能性。除了上述測試，本發明的發明人在改變凹槽形狀的高寬比的同時通過實驗確認了可以從凹槽移除未固化部分12b的凹槽深度。因此，在當前情況下，確認了未固化部分12b可以被在高寬比高達約4的情況下移除。(另一個實施例)本公開不局限與上述實施例，并且可以實現各種其他實施例。負性膜(其在被能量束照射時固化)被用作為膜。正性膜(其在被能量束照射時軟化)用作為膜。本公開含有涉及2010年8月25日遞交給日本專利局的日本優先權專利申請JP2010-188272中公開的主題，并且通過引用將其全部結合在這里。
本領域技術人員可以理解可以根據設計需要和其他因素進行各種修改、結合、子結合和替換，只要它們在權利要求及其等價的范圍內。
權利要求
1.一種結構制造方法，包括在基礎材料上層疊第一膜；根據所述基礎材料上的所述第一膜的表面的位置，利用能量束選擇性地照射所述第一膜以在所述第一膜上形成圖案的潛像；在所述第一膜的表面上層疊第二膜；以及將顯影劑提供給所述第二膜，并且將所述第一膜的、選擇性被移除的移除目標部分連同所述第二膜一起移除，由此對所述圖案進行顯影。
2.根據權利要求1所述的結構制造方法，其中，通過一個接一個地使用多個第一膜來重復所述在基礎材料上層疊第一膜的步驟，以及在利用所述能量束至少照射最后層疊的所述第一膜之后，對于所述多個第一膜一同執行顯影。
3.根據權利要求1所述的結構制造方法，其中，所述第一膜和所述第二膜由相同材料制成。
4.根據權利要求1所述的結構制造方法，還包括在層疊所述第二膜的步驟之后并且在所述顯影步驟之前，在所述基礎材料上執行所述第一膜和所述第二膜的加壓去沫。
5.一種根據制造方法制造的結構，所述制造方法包括在基礎材料上層疊第一膜；根據所述基礎材料上的所述第一膜的表面的位置，利用能量束選擇性地照射所述第一膜以在所述第一膜上形成圖案的潛像；在所述第一膜的表面上層疊第二膜；以及將顯影劑提供給所述第二膜，并且將所述第一膜的、選擇性被移除的移除目標部分連同所述第二膜一起移除，由此對所述圖案進行顯影。
全文摘要
本發明提供了一種結構制造方法和結構，該結構制造方法包括在基礎材料上層疊第一膜；根據基礎材料上的第一膜的表面的位置，利用能量束選擇性地照射第一膜以在第一膜上形成圖案的潛像；在第一膜的表面上層疊第二膜；以及將顯影劑提供給第二膜，并且將連同第二膜一起選擇性被移除的、第一膜的移除目標部分移除，由此對圖案進行顯影。
文檔編號B29C67/00GK102555217SQ20111024306
公開日2012年7月11日 申請日期2011年8月18日 優先權日2010年8月25日
發明者增原慎 申請人:索尼公司