專利名稱：以可重復(fù)使用的屏蔽進行的玻璃蝕刻方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種玻璃蝕刻方法，特別是關(guān)于一種利用屏蔽進行的玻璃蝕刻方法以及該屏蔽的制作方法。
背景技術(shù)：
光刻法(Photolithography)可以說是整個半導(dǎo)體工藝中，最舉足輕重的步驟之一，凡是與MOS(Metal-Oxide Semiconductor)金屬氧化半導(dǎo)體組件相關(guān)的結(jié)構(gòu)，都是由光刻法這個步驟來決定。因此，我們通常以一個工藝所需要經(jīng)過的光刻法次數(shù)，或是所需要的玻璃光罩?jǐn)?shù)量，來表示這個工藝的難易程度。另外，近年來隨著生化醫(yī)學(xué)科技及光電組件相關(guān)產(chǎn)業(yè)的日益熱絡(luò)，玻璃和熱塑性塑料材料由于具有與生物體液兼容的特性與良好的光穿透性，故使得玻璃相關(guān)的工藝技術(shù)發(fā)展也日益受到重視。
圖1為已知玻璃圖案制作流程的示意圖。請參考圖1，為已知玻璃圖案的制作流程，首先，提供一玻璃102，并在玻璃102表面上鍍一層有機光刻膠104，接著，置于曝光機(未圖示)下，使光源發(fā)射平行光106，平行光106穿過光罩108后，打在這層有機光刻膠104上，因為光罩108上面有圖案110，這些圖案110將把平行光106反射，因而使穿透光罩108的平行光106也具備與光罩108相同的圖案110。且在曝光過程中，被平行光106所照射到的有機光刻膠104，其性質(zhì)會發(fā)生改變，所以在接下來的顯影過程里，因為被平行光106照射到的有機光刻膠104其溶解速率遠(yuǎn)大于未照射到平行光106的有機光刻膠104的溶解速率，因此顯影液(未圖示)將把照射到平行光106的有機光刻膠104溶解，而使得光罩108的圖案110轉(zhuǎn)制到玻璃102上。之后，玻璃102未受有機光刻膠104保護的部分，再以等離子體蝕刻機(未圖示)蝕刻，而得到具有一定蝕刻深度圖案的玻璃102，最后再以丙酮將有機光刻膠104去除。
然而，已知的玻璃蝕刻方法，在制作上仍有其不便利性存在，因為在制作玻璃蝕刻時，由于需利用光刻法工藝于每一次的玻璃加工，不可避免地，需使用到有機光刻膠及有機溶液，為避免這些有機物殘留在玻璃表面，故后續(xù)需要繁復(fù)的清洗過程，以便將有機化合物沖洗掉，因而導(dǎo)致工藝費時，且使得生產(chǎn)成本提高，因此只能適合少量生產(chǎn)，而且由于設(shè)備的限制，以上述的光刻法工藝來進行玻璃蝕刻，要得到高深度的孔洞結(jié)構(gòu)并不容易，而且其所付出的代價也極高。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的就是提供一種利用可重復(fù)使用的屏蔽進行的玻璃蝕刻方法，其可以省去有機化合物的使用，避免有機化合物污染玻璃表面，并減少繁復(fù)的清洗過程。
本發(fā)明的另一目的就是提供一種以可重復(fù)使用的屏蔽進行的玻璃蝕刻方法，其能夠有效縮短制作時間，并且適合大量生產(chǎn)，有效降低生產(chǎn)成本。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明提出一種屏蔽的制造方法，包括下列步驟(a)提供一基材，例如硅晶片，此基材具有第一表面及相對應(yīng)的第二表面，(b)提供一激光機構(gòu)，例如近紫外光短脈沖激光機，以及(c)使激光機構(gòu)發(fā)射激光，例如近紫外光短脈沖激光，并利用激光拖拉法加工基材，使之穿透基材的第一表面及相對應(yīng)的第二表面，并形成孔洞圖案。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明提出一種具有屏蔽的玻璃蝕刻方法，其步驟為(a)提供一玻璃，并且此玻璃具有第一表面及相對應(yīng)的第二表面，(b)提供一可重復(fù)使用的屏蔽，改屏蔽基材，例如是硅晶片，此基材亦具有第一表面及相對應(yīng)的第二表面，并且基材具有穿透第一表面與第二表面的孔洞圖案，(c)將玻璃的第一表面與該屏蔽的第一表面，利用陽極接合法結(jié)合在一起，(d)提供一緊密配合的夾持具，夾持具的材質(zhì)例如是鐵氟龍(聚四氟乙烯)，并將玻璃及屏蔽置入夾持具內(nèi)，(e)提供一蝕刻液，例如強酸溶液或強堿溶液，并將玻璃、屏蔽及夾持具一起置入蝕刻液中，利用夾持具與玻璃、屏蔽緊密的配合，使得蝕刻液無法從夾持具與玻璃、屏蔽接觸的邊緣滲入，只能讓蝕刻液從屏蔽的穿透孔洞圖案進入，以接觸腐蝕玻璃，再者控制蝕刻液的濃度及蝕刻時間，以完成玻璃預(yù)定的蝕刻深度，(f)提供一激光機構(gòu)，例如近紫外光短脈沖激光機，此激光機構(gòu)發(fā)射激光，例如近紫外光短脈沖激光，照射玻璃與屏蔽的結(jié)合處，使玻璃與屏蔽分離，而完成玻璃蝕刻。
所述“控制蝕刻液的濃度及蝕刻時間”，一般是以濃度45％的BOE(即本領(lǐng)域常用的緩沖氧化硅蝕刻液)來進行蝕刻，蝕刻速率10-15微米/分鐘。
上面所述“陽極接合法”的具體操作是將屏蔽(硅晶片等基材制成)的一面與玻璃的一面相接觸，加熱至400℃，加正電壓約1200v于屏蔽上，在界面上形成很大電場，從而使該兩個面緊密結(jié)合。
所謂的激光拖拉法形成穿透孔洞的過程，如圖2B所示。
所謂鐵氟龍，即聚四氟乙烯樹脂。
本實施例中，基材所具有的穿透孔洞圖案，是利用激光機構(gòu)以激光拖拉法制成，其光源是例如近紫外光短脈沖激光。
本實施例中，玻璃可以先后次序與具有不同孔洞圖案的屏蔽結(jié)合，然后再置入蝕刻液中腐蝕玻璃，使玻璃表面形成具有不同屏蔽的孔洞圖案所組成的微、納米尺寸圖案。
本實施例中，玻璃可以先后次序與具有不同孔洞圖案的屏蔽結(jié)合，其屏蔽基材分別具有至少對應(yīng)的一凹座及一凸榫。
本發(fā)明采用具有屏蔽的玻璃蝕刻方法，并以近紫外光短脈沖激光機激光加工硅晶片，使具有成形的穿透孔洞圖案，然后將此加工完成的硅晶片，利用陽極接合法與玻璃密切結(jié)合，并一起置入緊密配合的夾持具內(nèi)，再一起放入蝕刻液中腐蝕玻璃。硅晶片因具有耐強酸溶液、強堿溶液的特性，故玻璃腐蝕完畢后，硅晶片還可繼續(xù)作為下一塊玻璃腐蝕使用的屏蔽來使用。因此，本方法可省略玻璃蝕刻工藝中光刻膠及有機溶劑的使用，有效解決玻璃受有機化合物污染的問題，并縮短工藝時間。


圖1為已知玻璃圖案制作流程的示意圖。
圖2A為依照本發(fā)明一較佳實施例的屏蔽進行的制造方法。
圖2B為激光拖拉法加工示意圖。
圖3A為依照本發(fā)明一較佳實施例以屏蔽進行的玻璃蝕刻法示意圖。
圖3B為依照本發(fā)明一較佳實施例的玻璃二次蝕刻及屏蔽制作示意圖。
圖3C為本實施例的夾持具示意圖。
圖4為本發(fā)明的技術(shù)流程圖。
圖號說明102、302、320玻璃；104有機光刻膠；106平行光；108光罩；
110圖案；202、330、340基材；204、304第一表面；206、306第二表面；208激光光；210、332、342孔洞圖案；220、230、240、250四次激光拖拉；260加工區(qū)域；308、350夾持具；310、322蝕刻液；314凹座；316凸榫；318封閉連續(xù)圖案；具體實施方式
為能對本發(fā)明的特征、目的及功能有更進一步的認(rèn)知與了解，茲配合圖式詳細(xì)說明如后圖2A為本發(fā)明一較佳實施例的屏蔽制造方法。請參考圖2A，其主要步驟如下首先，提供一基材202，此基材202的性質(zhì)必須具備耐強酸溶液及耐強堿溶液的特性，例如硅晶片，且此基材202具有第一表面204及相對應(yīng)的第二表面206。之后，以一激光機構(gòu)(未圖示)發(fā)射激光208，例如近紫外光短脈沖激光機，發(fā)射近紫外光短脈沖激光，以激光拖拉法加工穿透基材202的第一表面204及第二表面206。使基材202具有所欲制作的孔洞圖案210。
圖2B為激光拖拉法加工示意圖。請參考圖2B，當(dāng)選定基材202欲切割的區(qū)域260后，則施以連續(xù)若干次激光拖拉，本實施例中因所欲切割的圖形類似四邊形，故施以連續(xù)四次激光拖拉220、230、240、250，最后產(chǎn)生中間四次激光拖拉交集的有效加工區(qū)域260，并形成穿透的孔洞，應(yīng)用此方法可以得到納米級尺寸的圖案，由此制得所需得屏蔽。
圖3A為本發(fā)明一較佳實施例的具有屏蔽的玻璃蝕刻方法示意圖。請同時參考圖2A及圖3A，其主要步驟如下首先，提供一待加工的玻璃302，且此玻璃302具有第一表面304及相對應(yīng)的第二表面306。之后，再提供如上所述的基材202(也就是屏蔽)，其具有穿透的孔洞圖案210，接著利用陽極接合法，將玻璃302的第一表面304與基材202的第一表面204利用陽極接合法使基材202的第一表面204與玻璃302的第一表面304緊密結(jié)合在一起，然后再一起置入夾持具308中，夾持具的材質(zhì)例如鐵氟龍，并讓夾持具308與玻璃302及基材202的邊緣緊密配合。之后，再將夾持具308連同玻璃302、基材202一同置入蝕刻液310中，蝕刻液310例如強酸溶液或強堿溶液。值得注意的是，蝕刻液310不能淹沒玻璃302的第二表面306，亦不能經(jīng)由夾持具308與玻璃302、夾持具308與基材202的接觸面而滲入接觸腐蝕玻璃302，只能使蝕刻液310循基材202的穿透孔洞210而流至玻璃302的第一表面304，而漸漸蝕刻玻璃302的第一表面304。然后控制蝕刻液310的濃度及基材202與玻璃302浸泡在蝕刻液310中的時間，以得到玻璃302適當(dāng)?shù)母g深度。之后，將基材202與玻璃302取出蝕刻液310，再將夾持具308與結(jié)合在一起的玻璃302及基材202分離，并以清水沖掉蝕刻液310，接著再以激光機構(gòu)發(fā)射激光，例如近紫外光短脈沖激光，將基材202與玻璃302分離，而完成玻璃302的圖案蝕刻。值得注意的是，當(dāng)欲在玻璃302的第一表面304形成一封閉的連續(xù)圖案時，則必須使用二塊基材202，先后與玻璃302結(jié)合，再進行蝕刻。
承上所述，圖3B為本發(fā)明一較佳實施例的玻璃二次蝕刻及基材制作示意圖。請參考圖3B，其玻璃320制作連續(xù)封閉曲線的方式，主要是藉由二基材330、340的孔洞圖案結(jié)合以形成一連續(xù)的封閉曲線圖案。其詳細(xì)說明如下，今若只在一片基材上制作一連續(xù)封閉圖案，則封閉圖案中間的部分基材終究將與整個基材分離，而不能得一連續(xù)封閉圖案，所以必須分成兩部分制作。首先，例如提供兩片基材，其中一基材經(jīng)由激光拖拉法制作成具有孔洞圖案332的基材330，另一基材亦經(jīng)由激光拖拉法制作成具有孔洞圖案342的基材340。值得注意的是，基材330與基材340更必須具有至少一凹座314或凸榫316，例如基材330具有至少一個凹座314，及基材340具有至少一個凸榫316，目的是讓基材330與基材340合起來后，得以形成正確的封閉連續(xù)圖案318，而無孔洞銜接不良的現(xiàn)象。之后，先將基材330與玻璃320以陽極接合法結(jié)合，再一起放入緊密配合的夾持具350內(nèi)，并置入蝕刻液322中，讓蝕刻液322只能沿著基材330的孔洞圖案332流動，而接觸腐蝕玻璃320，使玻璃320蝕刻成具有與基材330相同的孔洞圖案332。接著，將基材330與玻璃320自蝕刻液322中取出，并以清水沖洗，再以激光光照射基材330與玻璃320的結(jié)合處，并使之分開。接著，再將玻璃320與基材340以陽極接合法結(jié)合，并一起放入緊密配合的夾持具350內(nèi)，再置入蝕刻液322中，讓蝕刻液322只能沿著基材340的孔洞圖案342流動，而接觸腐蝕玻璃320，并將玻璃320蝕刻成具有與基材340相同的孔洞圖案342。如此，玻璃320經(jīng)由二次蝕刻使得孔洞圖案332、342連接在一起，便形成一具有連續(xù)封閉的曲線圖案的蝕刻玻璃320，或者形成具有基材330與基材340不同孔洞圖案的組合圖形的蝕刻玻璃320。
為清楚說明起見，圖3C為本實施例的夾持具示意圖。請同時參考圖3A及圖3C，例如將已結(jié)合完成的玻璃302及基材202放入夾持具308內(nèi)，利用其緊密的配合，使得蝕刻液310無法從夾持具308與玻璃302、基材202接觸的邊緣滲入，只能使蝕刻液310從基材202的孔洞圖案210流入而蝕刻玻璃302。
簡而言之，本發(fā)明可以流程圖代表，如圖4為本發(fā)明的技術(shù)流程圖。即以一激光機構(gòu)發(fā)射激光，利用激光拖拉法在基材上制作穿透的孔洞，以形成可重復(fù)使用的屏蔽，并利用陽極接合法使屏蔽與玻璃結(jié)合，再將玻璃及屏蔽放入一夾持具，并使之緊密的配合。之后，再放入一蝕刻液中，使蝕刻液只能循基材的孔洞而接觸腐蝕玻璃，待蝕刻完成后，再以較小功率的激光照射玻璃及基材的結(jié)合面，以使之分離，然而，由于基材耐強酸溶液、強堿溶液的腐蝕，故可重復(fù)使用于玻璃的濕蝕刻。
在上述較佳實施例中，是以激光拖拉法制作屏蔽，及利用陽極接合法結(jié)合屏蔽及玻璃，并置于蝕刻液中進行蝕刻。然而上述僅為舉例說明，并非用以限定本發(fā)明的屏蔽型態(tài)，任何熟悉該項技藝者應(yīng)可推知本發(fā)明的屏蔽亦可以為其它型態(tài)。同樣地，本實施例的夾持具與濕蝕刻亦可以是其它形式的夾持具及可蝕刻玻璃的蝕刻方式。
綜合以上所述，本發(fā)明的具有屏蔽的玻璃蝕刻方法，以激光加工制作出可重復(fù)使用的屏蔽，并以濕蝕刻方式蝕刻玻璃，至少具有下列優(yōu)點1、本發(fā)明的具有屏蔽的玻璃蝕刻方法，因采用可重復(fù)使用的硅芯片屏蔽，作為圖案轉(zhuǎn)移的媒介，故可以省略有機光刻膠及溶劑的使用，并減少加工過程中所產(chǎn)生的污染問題。
2、本發(fā)明的具有屏蔽的玻璃蝕刻方法，相較于已知玻璃蝕刻工藝，由于省略光刻膠工藝，故可縮短玻璃蝕刻的工藝時間，可有效降低生產(chǎn)成本，有利于大量生產(chǎn)。
3、本發(fā)明的具有屏蔽的玻璃蝕刻方法，因采用濕蝕刻，故容易得到高深度的玻璃腐蝕結(jié)構(gòu)。
以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例，不能以之限制本發(fā)明的范圍。即凡依本發(fā)明權(quán)利要求所做的均等變化及修飾，仍將不失本發(fā)明的要義所在，亦不脫離本發(fā)明的精神和范圍，故都應(yīng)視為本發(fā)明的進一步實施狀況。因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)以權(quán)利要求所界定為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種以可重復(fù)使用的屏蔽進行的玻璃的蝕刻方法，其包括下列步驟(a)提供一玻璃，該玻璃具有第一表面及相對應(yīng)的第二表面；(b)提供可重復(fù)使用的屏蔽，該屏蔽為具有第一表面及相對應(yīng)的第二表面的一種基材，且該基材具有穿透該第一表面及相對應(yīng)的該第二表面的孔洞圖案；(c)將該玻璃的第一表面與該屏蔽的第一表面接合在一起；(d)提供一夾持具，并將該玻璃及該屏蔽置入該夾持具內(nèi)，且該夾持具與該玻璃及該屏蔽緊密配合；(e)提供一蝕刻液，并將該玻璃、該屏蔽及該夾持具一起置入該蝕刻液中，且控制該蝕刻液的濃度及腐蝕時間，以完成玻璃的腐蝕；以及(f)提供一激光機構(gòu)，藉由該激光機構(gòu)發(fā)射激光，而將該玻璃及該屏蔽分離。
2.如權(quán)利要求1所述的以可重復(fù)使用的屏蔽進行的玻璃的蝕刻方法，其中步驟(b)中所用的、可重復(fù)使用的屏蔽的制造方法包括下列步驟(a)提供一基材，該基材具有第一表面及相對應(yīng)的一第二表面；(b)提供一激光機構(gòu)；以及(c)藉由該激光機構(gòu)發(fā)射激光，且令該激光加工該基材使穿透該基材的該第一表面及相對應(yīng)的該第二表面，并形成孔洞圖案，由此制得所用屏蔽。
3.如權(quán)利要求2所述的可重復(fù)使用的屏蔽制造方法，其中該基材包括硅晶片。
4.如權(quán)利要求2或3所述的可重復(fù)使用的屏蔽制造方法，其中該基材具有穿透該第一表面與該第二表面的孔洞圖案，其是利用該激光機構(gòu)以激光拖拉法制成，其光源包括近紫外光短脈沖激光。
5.如權(quán)利要求1所述的以可重復(fù)使用的屏蔽進行的玻璃蝕刻方法，其中該玻璃及該屏蔽結(jié)合的方法是利用陽極接合法結(jié)合。
6.如權(quán)利要求1所述的以可重復(fù)使用的屏蔽進行的玻璃蝕刻方法，其中該玻璃還可以先后與具有不同孔洞圖案的屏蔽結(jié)合，再分別置入緊密配合的夾持具，接著分別置入該蝕刻液中腐蝕該玻璃，使該玻璃的第一表面形成具有這些屏蔽的不同孔洞圖案的組合圖形。
7.如權(quán)利要求6所述的以可重復(fù)使用的屏蔽進行的玻璃蝕刻方法，其中具有不同孔洞圖案的這些屏蔽，還分別具有凹座及凸榫其中之一。
8.如權(quán)利要求1、5-7之一項所述的以可重復(fù)使用的屏蔽進行的玻璃蝕刻方法，其中該蝕刻液包括強酸溶液及強堿溶液其中之一。
9.如權(quán)利要求1、5-7之一項所述的以可重復(fù)使用的屏蔽進行的玻璃蝕刻方法，其中使該玻璃及屏蔽相互分離的方法，是利用激光機構(gòu)發(fā)射激光照射該玻璃及該屏蔽的結(jié)合面而使之分離，其光源包括近紫外光短脈沖激光。
10.如權(quán)利要求1、5-7之一項所述的以可重復(fù)使用的屏蔽進行的玻璃蝕刻方法，其中該夾持具的材質(zhì)為聚四氟乙烯。
全文摘要
一種利用可重復(fù)使用的屏蔽進行的玻璃蝕刻方法，包括以下步驟首先，提供一玻璃、一基材、一激光機構(gòu)、一夾持具及一蝕刻液，并以激光機構(gòu)發(fā)射激光光，利用激光拖拉法將基材穿孔，制作出所需要的孔洞圖案。接著，利用陽極接合法將玻璃與屏蔽接合，并置入一緊密配合的夾持具內(nèi)，再放入一蝕刻液中，使蝕刻液無法從接觸邊緣滲入，只能循屏蔽上的孔洞圖案而接觸腐蝕玻璃。最后再利用激光機構(gòu)發(fā)射激光使接合處的玻璃與屏蔽分離，而完成玻璃圖案的蝕刻。之后，再將下一塊需要進行蝕刻的玻璃與屏蔽接合，并進行相同的蝕刻過程。
文檔編號C03C15/00GK1594167SQ0315654
公開日2005年3月16日 申請日期2003年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月8日
發(fā)明者潘正堂, 沈圣智, 陳鴻隆, 王郁仁, 蔡明杰, 陳明豐 申請人:財團法人工業(yè)技術(shù)研究院