[发明专利]形成三维微结构的方法和装置

说明书

本发明提供形成三维微结构在诸如导光板或集成电路等等的方法和装置。本发明一方面让具有一或多特殊轮廓光罩的光罩数组与被光阻层所覆盖的底材二者间相对运动，另一方面让被投射经过光罩数组的各个光线可以被个别地且动态地调整，借以将光阻层曝光成为不同部份对应到不同三维微结构的图案化光阻层。特别地，光罩数组与底材间的相对运动方向，系与光罩数组的行方向与列方向都相互交叉的。透过调整此相对运动方向，将可以至少调整光阻层如何被图案化以及相对应地形成在底材的各个三维微结构的轮廓与分布方式。

技术领域

本发明主张2020年6月23日申请的美国临时申请案申请号第63/042,608号的优先权，其整体内容并于此处以供参考。

本发明是关于形成三维微结构的方法和装置，特别是有关于使用光罩数组(maskarray)与被光阻覆盖底材之间的斜扫描以及弹性地转移光罩数组图案到光阻来形成三维微结构的方法和装置。

背景技术

在现代电子产品与现代电子产品制程，三维微结构(three dimensionalmicrostructures)的重要性日亦增加。举例来说，在平面显示器，往往需要在导光板(lightguide plate)上形成多数个三维微结构，透过改变通过任何一个三维微结构的光线的传播方向与传播强度，借以改变整个导光板的均匀度与出光效率。举例来说，在集成电路，随着诸如鳍状晶体管(FinFET，Fin Field Effect Transistor)等等非平面组件的逐渐普及，在半导体制程中使用三维微结构来形成非平面晶体管等等或甚至直接形成做非平面组件一部份的三维微结构，往往也是不可避免的。因此，强烈地需要持续地发展新的方法与装置来形成需要的三维微结构。

发明内容

本发明提出一种以高精度无光罩曝光机的光点数组斜扫描技术为基础，搭配多边形微型光罩数组，借由光罩数组拖拉运动，达到三维立体微结构加工的目标。此一新的曝光加工原理，是承袭紫外光光点数组斜扫描，以数字微反射镜装置(Digital Mirror Device,DMD)、紫外光光源模块调控数字影像，加上使用微透镜数组，搭配任意多边形光罩数组作为空间滤波器与紫外光光束整形(UV beam shaping)，可以得到具备最高精度与最小线宽的三维微结构(3D micro-structure)；本专利最重要的发明，是采用一种“紫外光光束整形(UV beam shaping)”的加工方法，配合上述的紫外光光罩数组斜扫描，此微结构加工法应用于显示器背光模块的模具制造，具有高产率、大面积、设计弹性等优势，可以用于取代传统使用机械超精密加工机所遇到的刀具易损毁、模具制造周期过长、设计制程端整合不易等问题，应用于液晶显示器背光模块(Liquid Crystal Display,LCD backlight module)产业中。

本发明的一些实施例是借由使用多数个数字微反射镜以及一个任意多边形光罩数组来实行光束整形，不只可以直接对光阻进行曝光也还可以调控曝光剂量与曝光位置。基于曝光剂量可以任意调控的特性，这些实施例可以弹性地调整光阻的曝光结果，从而在被光阻所覆盖的底材上形成所需要的三维微结构。取决于实际需要，像是需要曝光的大小不同尺寸的三维微结构，可以是一个数字微反射镜对应到一个多边形光罩数组，也或可以是任意多数个数字微反射镜对应到一个多边形光罩数组，借以根据需要形成的三维微结构的尺寸与形貌，选择最佳的数字微反射镜与多边形光罩的组合。

本发明的一些实施例系以数字微反射镜数组为基础，搭配多边形光罩数组，借由光罩数组的斜扫描运动，达到三维立体微结构加工的目标。这些实施例是以数字微反射镜装置(Digital Mirror Device,DMD)与光源模块进行调控，搭配数组排列的任意多边形光罩，借以实现光束整形(light beam shaping)，从而在被光阻所覆盖的底材上得到具备高精度与小线宽的三维微结构。由于微反射镜装置与微透镜等等都已经是商业化产品，像是德州仪器的网页https://www.mouser.com/new/texas-instruments/ti-dlp470tp-dmd/所揭露的，所以这些实施例的具体实现并没有技术困难。