物质图形、模具、金属薄膜图形、金属图形及其形成方法

摘要

本发明涉及一种物质图形、使用该物质图形的模具、金属薄膜图形、金属图形及其形成方法，本发明物质图形形成方法包括：步骤(a)，在基板上涂布感光性物质并形成感光性物质薄膜；步骤(b)，在所述感光性薄膜上确定曝光区域；步骤(c)，在曝光到所述感光性物质薄膜的光的传输路径上，放置光折射膜和光扩散膜；步骤(d)，将通过所述光折射膜和所述光扩散膜的光照射到所述感光性物质薄膜的所述曝光区域并形成物质图形。通过本发明的物质图形形成方法，可以更容易地形成具有各种倾斜度及形状的三维非对称结构的物质图形，并且进一步通过该物质图形形成模具、金属薄膜图形和金属图形。

说明书

技术领域

本发明涉及一种物质图形、使用该物质图形的模具、金属薄膜图形、金属图形及其形成，特别涉及一种聚合物或者树脂图形、使用该图形的模具、金属薄膜图形、技术图形及其形成方法。

背景技术

通常，为了在半导体等电路部件上形成金属排线，首先形成具有一定形状的聚合物图形，该聚合物图形通过感光物质的沉积、曝光、显影等光刻工艺(photolithography)形成。

图1为依次表示通过现有的光刻工艺形成感光性聚合物图形的方法示意图。

如图1所示，在基板100上沉积聚合物，即光刻胶，并形成光刻胶薄膜110；将掩膜版120置于所述光刻胶薄膜110上部；形成有光刻胶薄膜110的基板100上照射光130进行曝光工艺。经过曝光工艺之后，对被曝光的光刻胶薄膜110进行显影工艺，通过去除被曝光的光刻胶薄膜(110)的一部分形成聚合物图形。

如上所述，在通常的半导体光刻工艺中，使用经过具有几何图形的掩膜版的紫外线(Ultraviolet-UV)或者其他光线，曝光形成在基板上的感光性聚合物或光刻胶薄膜，并且通过对被曝光的部分进行显影，形成需要的图形。使用正性光刻胶(positive resist)时，显影液溶解被曝光的部分，并形成图形；使用负性光刻胶(negative resist)时，显影液溶解未被曝光的部分，并形成图形。

图2为通过现有光刻工艺形成的感光性聚合物或光刻胶图形及金属图形的截面图。

如图2所示，由于在基板上照射光的曝光工艺中，用于照射的光垂直于基板，所以感光性聚合物或光刻胶图形呈现出长方形的垂直结构(S.Wolf andR.N.Tauber，“Silicon Processing for the VLSI Era，Volume 1-ProcessTechnology”″，Lattice Press，pp.408，1986)。

利用具有长方形截面的聚合物图形排线在超大规模集成电路等部件上的金属，同样形成在聚合物图形之上，所以能形成具有长方形形象的金属图形(R.C.Jaeger，″Introduction to Microelectronic Fabrication″，Prentice Hall，pp.167，2002)。

但是仅用现有的具有长方形垂直截面形状的聚合物图形或者金属图形，无法满足越来越多样化的半导体工艺及三维结构体的需求。随着多样半导体技术的发展及其应用领域的多样化，需要的是与现有技术不同的具有倾斜形状的聚合物图形及金属图形等三维结构。

目前已开发出各种能够形成三维结构及形状的光刻工艺。其中，倾斜光刻工艺(inclined lithography)技术是形成与垂直方向倾斜的结构的方法，广泛应用于微流体系统的制作。在现有技术中利用掩膜版和垂直入射于基板的平行光进行曝光的曝光工艺不同，

该技术与通常的光刻工艺即使用与掩膜版和基板垂直的入射的平行光进行曝光不同，如图3中(a)所示，与基板150和掩膜版160成一定角度θ并倾斜入射的平行光170进行曝光。结果能够形成具有倾斜形状的图形。左图中180为被曝光区域去除掉、未被曝光区域保留的正性光刻胶的情况，右图中181为被曝光区域保留、未被曝光区域去除掉的负性光刻胶的情况。在H.Sato，T.Kakinuma，J.S.Go，S.Shoji的论文“In-channel 3-D micromeshstructures using maskless multi-angle exposures and their microfilterapplication”(Sen.Actuators A，vol.111，pp.87-92，2004)及R.Yang，J.D.Williams，和W.Wang的论文“A rapid micro-mixer/reactor basedon arrays of spatially impinging micro-jets”(J.Micromech.Microeng.，vol.14，pp.1345-1351，2004)中记载着利用倾斜光刻技术制作微流体的移动路径或者制作过滤器的例子。

另外，为了利用倾斜光刻技术制作出更为复杂的三维形状结构，还开发了固定基板并旋转光源进行曝光的技术，固定光源并旋转设有掩膜版和基板的基台(stage)进行曝光的技术。此类技术能自由旋转光源或者基板，进行多次曝光并形成多样化的三维曲面形状的图形。

目前主要使用的技术为，固定光源并旋转基板部分的倾斜/旋转光刻技术(参考M.Han，W.Lee，S.-K.Lee，和S.S.Lee，的“3D microfabricationwith inclined/rotated UV lithography”，Sen.Actuators A，vol.111，pp.14-20，2004)和多方向光刻技术(Y.-K.Yoon，J.-H.Park，and M.G.Allen，″Multidirectional UV lithography for complex 3-D MEMSstructures″，J.Microelectromech.Syst.，vol.15，pp.1121-1130，2006)。图3中的(b)是在Y.-K.Yoon的论文中提示的通过旋转曝光的特殊的光刻装置。通过旋转基台190使基板旋转，并倾斜曝光，从而制作三维图形。

综上所述，上述这些方法都需要具备旋转用于曝光的光源的装置、或者旋转用于被曝光的基板或者旋转用于放置基板的基台的特殊光刻设备，并且为了形成上述倾斜三维形状，需要紫外线光源或者能够旋转基板的光刻设备。另外，为了形成复杂的倾斜结构，需要利用控制上述紫外线光源或者基板旋转的设备，连续变化倾斜角度进行旋转等困难。

聚合物或光刻胶上形成三维图形的方法如下。如图4所示，韩国专利#10-0649937(Method of forming Polymer pattern and Metal filmpattern，Metal pattern，Plastic mold structure using thereof，and Method offorming the same)公开的形成方法具体为：首先在基板200上形成聚合物薄膜201；其次使得任意照射的光205通过掩膜版形成具有曲面形状截面的聚合物图形206和207。其中产生任意光的方法为，在光的路径上放置扩散膜(diffuser)208起散射光的作用，以此使得用于曝光的光向任意方向曝光。并通过上述方法能形成截面为曲面形状的三维聚合物图形及多样金属图形等。

如图5所示，韩国专利#10-0643684(Polymer or resist pattern，andMetal film pattern，Metal pattern，and Plastic mold using thereof，andMethods of forming the sames)公开了能够制作从曲面形状到矩形形状的多种三维图形的方法，其方法具体为：首先在基板300上形成聚合物或光刻胶薄膜310；其次放置掩膜版320并形成被曝光区域350和不被曝光区域351；接着在光路径上放置光控制膜340，通过控制光的特性或者强度的方法，能控制聚合物或光刻胶的形状，即从截面为曲面形状353和354控制到矩形形状355等多种形状。

如上述两个有关三维图形的发明，虽然能简单地形成三维结构，但是采用在曝光过程中用于散射光的扩散膜(diffuser)或者控制光的方向的控制膜，即高分子分散性液晶膜时，在空间上只能以对称形式控制光的传输方向，所以三维形状只有事对称结构。因此存在不能形成具有三维结构的以特定角度倾斜的非对称聚合物或光刻胶图形的缺点。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种聚合物或光刻胶图形及其形成方法，通过使用现有的光刻设备，进行光刻工艺时，控制入射光的方向、扩散程度和强度，形成了具有多种倾斜角及多种形状的非对称性三维结构。

本发明的另外一个目的在于，提供一种聚合物或光刻胶图形及其形成方法，能在光刻工艺时，分别控制入射光的方向、扩散程度及透过度，并根据不同位置形成具有多种倾斜角及多种形状的非对称三维结构。

本发明的另外一个目的在于，提供一种使用本发明非对称三维结构的聚合物或光刻胶图形形成的模型及其形成方法。

本发明的另外一个目的在于，提供一种使用本发明非对称三维结构的聚合物或光刻胶图形形成的金属薄膜图形及其形成方法。

本发明的另外一个目的在于，提供一种使用本发明非对称三维结构的聚合物或光刻胶图形形成的金属图形及其形成方法。

为了实现本发明上述目的，本发明第一实施例中给出的物质图形形成方法，包括：步骤(a)，在基板上沉积感光性物质并形成感光性物质薄膜；步骤(b)，在所述感光性物质膜上确定曝光区域；步骤(c)，向所述感光性物质薄膜曝光的光的传输路经上，设置光折射膜和光扩散膜；以及，步骤(d)，将通过所述光折射膜和所述光扩散膜的光，照射到所述感光性物质薄膜上的所述曝光部分，并形成物质图形。

其中，所述步骤(b)中，通过在所述感光性物质薄膜上形成掩膜版、嵌入式掩膜版或者金属图形，确定所述曝光区域。

其中，所述步骤(b)中，向所述感光性物质薄膜曝光的光的传输路经上设置微镜阵列，以确定所述曝光区域。

其中，所述步骤(a)中，基板可以为透明基板。此时所述步骤(b)中，通过在所述透明基板上部或者下部设置掩膜版、嵌入式掩膜版或者金属图形，确定所述曝光区域，此时所述步骤(d)中，光最好透过透明基板并照射到物质上。

其中，所述折射膜可以为由单一倾斜面、多重倾斜面、单一曲面、多重曲面、圆锥或者多角锥重复形成的棱镜或者棱镜膜。

其中，所述光扩散膜可以为扩散膜或者高分子分散型液晶膜。

其中，所述光扩散膜的扩散程度可以连续变化并进行控制。

其中，所述光扩散膜的不同区域的扩散程度可以分别进行控制。

其中，向所述高分子分散型液晶膜施加的电压或者向所述高分子分散型液晶膜入射的光的施加时间，可以连续变化并进行控制。

其中，向所述高分子分散型液晶膜施加的电压或者向所述高分子分散型液晶膜上入射的光的施加时间，可以分别控制。

其中，在所述高分子分散型液晶膜的两侧截面或者其中一个截面上，可以形成电极图形。

其中，在所述高分子分散型液晶膜两端，通过构图至少一个电极，进行无源矩阵驱动。

其中，在所述高分子分散型液晶膜两端，通过构图至少一个电极，进行有源矩阵驱动。

其中进一步包括：步骤(e)，位于所述光扩散膜和所述感光性物质薄膜之间的所述光扩散膜表面形成多个透明导电膜。

其中，所述多个透明导电膜中可以分别施加不同电压。

其中，所述步骤(d)中，还可以曝光到所述感光性物质薄膜的底部并形成所述物质图形。

其中，所述步骤(a)中还包括，在所述基板上形成转印膜并在所述转印膜上形成所述感光性物质薄膜。

其中，所述步骤(e)中还包括，全面刻蚀所述物质图形并在所述转印膜上转印形成所述物质图形。

其中，通过所述物质图形形成方法所形成的物质图形，在所述基板的垂直方向或者水平方向上呈现出非对称的图形。

为了实现本发明上述目的，本发明的另外一个实施例中给出模具形成方法，包括：步骤(a)，在基板上沉积感光性物质并形成感光性物质薄膜；步骤(b)，在所述感光性物质膜上确定曝光区域；步骤(c)，向所述感光性物质薄膜曝光的光的传输路经上设置光折射膜和光扩散膜；步骤(d)，将通过所述光折射膜和所述光扩散膜的光，照射到所述感光性物质薄膜上的所述曝光区域并形成物质图形；步骤(e)，所述物质图形上沉积模具形成物质并进行固化；以及，步骤(f)，从所述物质图形中，分离已固化的所述模具形成物质。

其中，所述模具形成物质可以为塑料或者聚合物。

其中，所述步骤(b)中，通过在所述感光性物质薄膜上设置掩膜版、嵌入式掩膜版或者金属图形，确定所述曝光区域。

其中，所述步骤(b)中，向所述感光性物质薄膜曝光的光的传输路经上可以设置微镜阵列，以确定所述曝光区域。

其中，所述步骤(e)还包括：通过蚀刻所述物质图形，在所述转印膜上转印并形成物质图形。

其中，所述折射膜可以为由单一倾斜面、多重倾斜面、单一曲面、多重曲面、圆锥或者多角锥重复设置而形成的棱镜或者棱镜膜。

其中，所述光扩散膜可以为扩散膜或者高分子分散型液晶膜。

其中，通过所述模具形成方法所形成的模具结构，在所述基板的垂直方向或者水平方向上呈现出非对称的图形。

为了实现本发明上述目的，本发明的另外一个实施例中给出金属薄膜图形形成方法，包括：步骤(a)，在基板上沉积感光性物质并形成感光性物质薄膜；步骤(b)，在所述感光性物质膜上确定曝光区域；步骤(c)，向所述感光性物质薄膜曝光的光的传输路经上设置光折射膜和光扩散膜；步骤(d)，将通过所述光折射膜和所述光扩散膜的光，照射到所述感光性物质薄膜上的所述曝光区域并形成物质图形；步骤(e)，在所述物质图形上沉积金属薄膜；步骤(f)，通过镀金法，在所述金属薄膜上形成金属图形；以及，步骤(g)，从所述物质图形中，分离出已形成的金属图形。

其中，所述步骤(b)中，通过在所述感光性物质薄膜上设置掩膜版、嵌入式掩膜版或者金属图形，确定所述曝光区域。

其中，所述步骤(b)中，向所述感光性物质薄膜进行曝光的光的传输路经上设置微镜阵列，以确定曝光区域。

其中，所述折射膜可以为由单一倾斜面、多重倾斜面、单一曲面、多重曲面、圆锥或者多角锥重复形成的棱镜或者棱镜膜。

其中，所述光扩散膜可以为扩散膜或者高分子分散型液晶膜。

其中，通过所述金属图形形成方法所形成的金属薄膜图形，在所述基板的垂直方向或者水平方向上呈现出非对称的图形。

附图说明

图1为使用现有光刻工艺连续形成正性感光性聚合物图形的示意图；

图2为使用现有聚合物图形制作的金属图形截面图；

图3为制作具有倾斜形状光刻胶图形的现有方法示意图；

图4为形成具有曲面结构的聚合物或光刻胶图形的现有方法示意图；

图5为形成具有多种三维形状的聚合物或光刻胶图形的现有方法示意图；

图6为本发明一实施例形成聚合物或光刻胶图形的方法示意图；

图7为本发明另一实施例形成聚合物或光刻胶图形的方法示意图；

图8为本发明再一实施例形成聚合物或光刻胶图形的方法示意图；

图9为本发明光折射膜的示意图；

图10为本发明一实施例的具有不同形态的光折射膜的示意图；

图11为本发明另一实施例的具有不同形态的光折射膜的示意图；

图12为作为本发明一实施例的光扩散膜的扩散膜示意图；

图13为本发明中使用作为光扩散膜的具有凹凸表面形态的扩散膜，在正性感光性光刻胶上制作具有非对称三维结构的聚合物或光刻胶图形的电子显微镜照片；

图14为本发明高分子分散型液晶膜的示意图；

图15为本发明中使用作为光折射膜的棱镜或者棱镜膜，并使用了作为光扩散膜的高分子分散型液晶膜的实施例示意图；

图16为本发明中使用作为光扩散膜的高分子分散型液晶膜，根据施加电压及施加时间(曝光量)制作的多种具有非对称三维结构的聚合物或光刻胶图形的电子显微镜照片；

图17为本发明曝光过程中，对施加到高分子分散型液晶膜中的施加电压强度及施加时间同时进行变化时图形变化的示意图；

图18为本发明中分别控制高分子分散型液晶膜的各部分的扩散强度及透过度时，通过一次曝光过程形成各种形状图形的方法示意图；

图19为本发明中将具有一般三角形的两个倾斜面的棱镜或者棱镜膜作为光扩散膜，并形成聚合物或光刻胶图形的方法示意图；

图20为本发明中将具有连续倾斜面的曲面棱镜或者棱镜膜作为光折射膜，并形成聚合物或光刻胶图形的一方法示意图；

图21为本发明中将具有连续倾斜面的曲面棱镜或者棱镜膜作为光折射膜，并形成聚合物或光刻胶图形的另一方法示意图；

图22为本发明中将在不同位置具有不同倾斜角度的棱镜膜作为光折射膜，并形成聚合物或光刻胶图形的方法示意图；

图23为本发明一种形成聚合物或光刻胶图形方法中控制聚合物或光刻胶倾斜的方法示意图；

图24为本发明另一种聚合物或光刻胶图形形成方法中转印图形方法示意图；

图25为使用本发明聚合物或光刻胶图形形成方法形成塑料或者聚合物模具的方法示意图；

图26为使用本发明聚合物或光刻胶图形形成方法形成金属薄膜图形的方法示意图；

图27为使用本发明聚合物或光刻胶图形形成方法形成金属图形的方法示意图。

主要附图标记说明

400：基板         410：聚合物或光刻胶薄膜          420：掩膜版

430：光扩散膜     440：光折射膜

具体实施方式

下面结合附图对于本发明的具体实施例进行更为详细的说明。

首先为了便于说明，附图中的相同构成因素用相同标记表示。

图6为本发明一实施例形成聚合物或光刻胶图形的方法示意图。

首先在基板400上涂布感光性聚合物或光刻胶，形成聚合物或光刻胶薄膜410；其次在聚合物或光刻胶薄膜410上形成掩膜版420，或者在聚合物或光刻胶薄膜410上形成嵌入式掩膜版(embedded mask)；接着用于曝光的光(light)的传输路径上放置能够折射入射光的传输方向的光折射膜440和能够扩散光的光扩散膜430。将透过所述光折射膜440和光扩散膜430的光照射到聚合物或光刻胶薄膜410上，并能够形成从倾斜的曲面截面到矩形截面的各种不同形状和角度(θ_PR)的具有非对称三维结构的聚合物或光刻胶图形。其中，光折射膜440和光扩散膜430不管放在光的传输路径上的任何位置上都能得到上述效果。

用于一般光刻工艺中的掩膜版420可以为在透明石英基板上涂布铬薄膜而成的掩膜版、或者为在聚合物或光刻胶薄膜410表面上直接沉积金属后进行构图并形成的嵌入式掩膜版(embedded mask)。位于掩膜版420下面的聚合物或光刻胶薄膜410分为露在透过掩膜版的光的照射下的部分450和未露在透过掩膜版的光的照射下的部分451。曝光工艺后放入显影液中，若采用正性(positive)感光性聚合物或者光刻胶时，剩下未被曝光的部分451。反之，采用负性(negative)感光性聚合物或者光刻胶时，剩下被曝光的部分450。通过上述方法形成的图形中，左边的聚合物或者光刻胶图形455为采用正性感光性的情况；右边的聚合物或者光刻胶图形456为采用负性感光性的情况。

本发明一实施例的聚合物或者光刻胶图形形成方法，在一般光刻工艺中，将光折射膜440和光扩散膜430放置在向聚合物或者光刻胶的曝光的光的传输路径上，从而可以逐渐地控制光的传输方向及光的扩散程度，或者可以对不同区域分别控制控制光的传输方向及光的扩散程度。其中，逐渐地控制光扩散膜的扩散程度的方法，将在后面的以扩散膜或者高分子分散型液晶膜作为光扩散膜的实施例中进行详细说明。

综上所述，使用本发明一实施例的聚合物或者光刻胶图形形成方法，在感光性聚合物或者光刻胶薄膜410上、在基板400的垂直方向或者水平方向上，自由地形成各种倾斜形状的具有非对称三维结构的聚合物或者光刻胶图形455和456。

图7为本发明另一实施例形成聚合物或光刻胶图形的方法示意图。

无掩膜(maskless)光刻工艺是根据微镜阵列460的角度，控制向聚合物或光刻胶薄膜410曝光的入射光462和非入射光463。如果对微镜阵列460进行选择性地控制，则能够选择需要曝光区域和不需要曝光区域，从而能够实现上述本发明一实施例形成聚合物或光刻胶图形方法中的、不使用掩膜版的光刻工艺。如上所述，用微镜阵列460代替一般掩膜版嵌入式掩膜版并选择曝光区域和非曝光区域的无掩膜(maskless)光刻工艺中，同样可以在光的传输路径上放置光折射膜440及光扩散膜430，并控制光的折射程度和扩散程度，从而可以在聚合物或光刻胶薄膜410上、在基板400的垂直方向或者水平方向上，自由地形成具有倾斜形状的非对称三维结构的聚合物或者光刻胶图形。

图8为本发明再一实施例形成聚合物或光刻胶图形的方法示意图。

首先在透明基板401上部或者下部的表面上，形成金属图形掩膜版421；其次涂布感光性聚合物或光刻胶并形成感光性聚合物或光刻胶薄膜410。其中感光性聚合物或光刻胶薄膜410可以形成在透明基板401表面上设有金属图形421的区域，或者在透明基板401背面上未设有金属图形421的区域。接着在曝光工艺中的光的传输路径上，放置能够折射入射的光的传输方向(图中光是从透明基板401下方开始入射)的光折射膜401和能够扩散光的光扩散膜430。将透过所述光折射膜440和光扩散膜430的光，通过透明基板401，照射到聚合物或光刻胶薄膜410，并形成从倾斜有一定角度的曲面截面到矩形截面、各种具有不同形状的非对称三维结构的聚合物或光刻胶图形。其中，光折射膜440和光扩散膜430，不管放在光的传输路径上的任何位置都能得到上述效果。如图所示，根据聚合物或者光刻胶的正性感光性质或者阴性感光性质，可以剩下被光照射的部分或者未被光照射的部分。

另外，使用金属图形421确定透明基板401的曝光区域和非曝光区域之外，还可以使用掩膜版或者微镜阵列确定曝光区域。

图9为用于说明图6中的光折射膜440的示意图。光折射膜440是通过折射入射光改变光传输方向的个体。如图9所示，光折射膜440的垂直截面一般具有一定的倾斜角度θ。向这种倾斜结构入射的光，根据折射定律(Snell′s Law)按照图中所示的公式(假设光传输的介质为空气，并空气的n＝1)，并根据光折射膜440的倾斜角度θ及折射率n，确定透射光的折射角θ’。如上所述，具有一定倾斜角度θ的垂直截面的还有棱镜或者棱镜膜。被光折射膜440折射成一定角度θ的光，入射到光扩散膜430后，向多个倾斜方向扩散。将透过掩膜版的这种光，曝光到聚合物或光刻胶薄膜上。

如图所示，为了便于说明以2维垂直平面为基准进行了说明，但是在三维空间中也适用上述原理。

图10、图11为本发明的各种形态光折射膜的示意图。

如图10所示，图示的第一个光折射膜470是由棱镜或棱镜膜的垂直截面(a-a’方向)为直角三角形的倾斜面重复设置而构成的形状。此时，可以使得入射到光折射膜470的光的入射光都会折射成相同方向并透过。并且所述倾斜图形在a-a截面上反复形成，所以在该方向上光的折射现象是一定的。反之，在b-b′截面上没有形成倾斜图形，所以在该方向上不发生折射现象。图示的第二个光折射膜472是由棱镜或棱镜膜的垂直截面为三角形的双重倾斜面重复设置而构成的形状。此时，可以使得入射到光折射膜472的入射光折射成两个方向并透过。图示的第三个光折射膜474是由棱镜或棱镜膜的垂直截面为曲面或球面形状的倾斜面重复设置而构成的形状。此时，根据光折射膜474的位置，光以不同的折射角传输。

另外，如图11所示，棱镜或者棱镜膜的倾斜面的形状，与图10所示的反复的线性形状不同，还可以为由四角锥476、三角锥478或者六角锥480等各种多角锥或者圆锥482形状重复设置而构成的倾斜面。此时，根据向具有空间形状的倾斜面入射的角度和构成棱镜的材料的折射率，确定入射光的折射角。另外，光折射膜还可以为曲面形状，如球形、半球形等，和任意的具有凹凸形状的倾斜面。

另外，根据上述的棱镜或者棱镜膜(470、472、474、476、478、480、482)的空间位置，有区别地设置形状及倾斜度，从而可以在不同空间位置分别控制光的折射角。

图12为图6中所示的作为本发明光扩散膜一实施例的扩散膜示意图。扩散膜495是对入射光的进行散射的个体，一般来讲，在其表面涂覆蛋白石等，或者使其表面粗糙，从而对光进行散射。如图12所示，用棱镜490或者棱镜膜491等作为光折射膜，对光的传输方向进行折射，并且光通过扩散膜495时产生光的散射。因此总体来看，经过光折射膜490和491的光的传输方向出现折射，并倾斜射入，所以通过掩膜版420后，向聚合物或光刻胶薄膜410曝光的形状497具有倾斜成一定角度θPR的非对称三维结构。经过上述过程后进行显影的话，就可以得到具有非对称三维结构的聚合物或光刻胶图形。图中所示的为采用正性感光性聚合物或光刻胶的情况，若采用负性感光性聚合物或光刻胶时，剩下被曝光的部分并去除未被曝光的部分。

图13为在正性感光性光刻胶上采用表面为凹凸形状的扩散膜作为光扩散膜制作的聚合物或光刻胶图形。如图所示，形成了倾斜成一定角度的非对称性曲面结构。左图为使用了倾斜角度为23度的棱镜作为光折射膜时的结果示意图，右图为使用了倾斜角度39度的棱镜作为光折射膜时的结果示意图。综上所述，根据倾斜角度的不同可以形成具有不同形状的聚合物或光刻胶图形。

图14为图6中所示的作为本发明光扩散膜430一实施例的高分子分散型液晶膜示意图。

图14中(a)为作为光扩散膜430的高分子分散型液晶膜示意图。如图14中(a)所示，在两个沉积有透明导电膜的玻璃基板501之间放置了高分子分散型液晶膜503。此时，在其内部的高分子分散型液晶505的作用下，高分子分散型液晶膜503的瓜果能透过率根据入射光的散射强度而定，并且不同于向列型(nematic)液晶，高分子分散型液晶膜503不需要偏光片。此时，在高分子结构中包括：大多数液晶分子粒被分散的结构或者在网状的高分子之间含有液晶的结构等。当位于高分子分散型液晶膜503两面的透明导电膜上不施加电压时，高分子分散型液晶505向不规则的方向排列，并且在与媒介的折射率不同的界面上发生散射。但是，当在透明导电膜上施加电压时，高分子分散型液晶505会按照电场方向排列，成为光完全能透过的状态。(G.Spruce and R.D.Pringle，Electronics & Communication EngineeringJournal，pp.91-100，1992)

图14中(b)为在透明导电膜上施加大小不同的电压(rms-root meansquare值)时的光透过度(％)示意图。如图14中(b)所示，随着施加电压的增加，高分子分散型液晶膜的光透过度(％)增加。(G.Spruce and R.D.Pringle，Electronics & Communication Engineering Journal，pp.91-100，1992)

在这里，如果适当控制施加在位于高分子分散型液晶膜两面的透明导电膜上的施加电压大小及施加时间，则可以连续地控制高分子分散型液晶膜的散射强度，即扩散程度和透过度，并且可以根据散射强度对光进行扩散并确定光的传输方向。接着，与透射到感光性聚合物或者光刻胶薄膜上的光量产生反应的区域形状，根据施加在透明导电膜上的施加电压大小和施加时间产生变化，所以可以形成具有多种倾斜面和形状的非对称三维结构的聚合物或光刻胶的图形。

此时，施加在所述高分子分散型液晶膜的电压可以为直流电压(DCvoltage)或者交流电压(AC voltage)。施加直流电压时，根据直流电压大小，可以控制扩散程度及透过的光量。反之，施加交流电压时，通过各正电压和负电压的大小、比率和周期，调解交流电压的RMS(Root-Mean-Square)值，并根据交流电压的RMS值的大小，控制扩散强度及透过的光量。另外，透明导电膜可以采用没有形成图形的公共电极，也可以使用无源矩阵(passive matrix)或者有源矩阵(active matrix)方式中的任何一种。这种高分子分散型液晶膜不仅可以由玻璃基板或者透明导电膜制作而成，也可以由能够弯曲的聚合物基板或者导电性聚合物等制作而成。另外，还可以制作成附着在掩膜版上的形状。

图15为形成非对称三维聚合物或光刻胶图形的示意图。本发明一实施例中作为光折射膜440使用了棱镜或者棱镜膜；作为光扩散膜430使用了高分子分散型液晶膜。首先，在曝光时，在光传输路经上放置作为光扩散膜的高分子分散型液晶膜430；在其上面设置作为光折射膜的棱镜膜440。其中虽然将高分子分散型液晶膜430和棱镜膜440放置在掩膜版420上，较便于使用一般光刻设备，但是放置在光传输路径上任意位置也可以得到相同效果。其次通过棱镜膜440被折射的光入射到高分子分散型液晶膜430，入射的光会根据施加在高分子分散型液晶膜430上的电压控制散射强度，即扩散程度和强度，并被透射。接着，将所述光透过掩膜版420并曝光到聚合物或光刻胶薄膜410，则形成从曲面形状到长方形形状的各种具有非对称三维结构的聚合物或光刻胶图形。

图16为根据施加在作为光扩散膜的高分子分散型液晶膜上的施加电压及施加时间(曝光量)不同图形产生变化的示意图。

首先，图16中(a)为维持曝光量时，即曝光时间，根据作为光扩散膜的高分子分散型液晶膜上施加的施加电压强度的变化，形成三维非对称聚合物或光刻胶图形的照片。如图16中(a)所示，维持施加时间(20μm)，并将施加电压强度变化到0V、4V和10V时，根据施加电压的变化，其扩散程度和透过度随之得到控制，因此可以从垂直高度较小的曲面形状逐渐到垂直高度较高的曲面形状、并且到一般光刻工艺能得到的矩形图形，得到多种倾斜的三维非对称聚合物或光刻胶图形。另外，根据倾斜角度变化的折射角也会变化图形形状，左边电子显微镜照片为使用了23度倾斜角棱镜的情况、右边电子显微镜照片为使用了39度倾斜角的棱镜时的情况。

其次，如图16中(b)为，维持作为光扩散膜的高分子分散型液晶膜上施加的电压，并根据施加时间(曝光量)的变化所形成的三维非对称聚合物或光刻胶图形变化的照片。与左边照片的图形(曝光量1000mJ/cm2)相比右边照片的图形(曝光量2500mJ/cm2)的施加时间(曝光量)增加了，可以看出垂直深度深、倾斜坡度陡。并且上面的照片是使用了23度倾斜角度的棱镜膜制作的光刻胶图形；下面的照片是使用了39度倾斜角度的棱镜膜制作的光刻胶图形。光折射膜的倾斜角度越变陡峭时，制作出的图形更倾斜、更不对称。如上所述，不仅是施加在高分子分散型液晶膜上的施加电压强度的变化，而且通过控制施加时间(曝光量)也能制作出各种三维非对称结构的聚合物或者光刻胶图形。

虽然上述图16为只对正性感光性光刻胶图形进行了说明，但是负性感光性聚合物或光刻胶图形时，也可以形成与图16种去除部分和剩下的部分倒置的各种三维非对称聚合物或者光刻胶图形。

图17为同时变化施加到作为光扩散膜的高分子分散型液晶膜上的施加电压强度及施加时间时图形变化的示意图。

首先，图17中(a)是用于说明变化施加到高分子分散型液晶膜510上的施加电压(从V1到V2)和施加时间(从t1到t2)的情况的示意图。如图所示，在曝光过程中，同时控制施加在高分子分散型液晶膜510上的施加电压的强度及施加时间，则会根据图形深度得到不同形状或者曲率的聚合物或光刻胶图形，并且根据其控制细节可以形成更为复杂的具有三维非对称结构的聚合物或光刻胶图形。

其次，图17中(b)是用于说明变化施加在高分子分散型液晶膜上的施加电压(V1，V2，V3…Vn)的同时多样地变化施加时间(T1，T2，T3…Tn)时的情况示意图。如图所示，在曝光过程中对施加在高分子分散型液晶膜上的施加电压强度和对应的施加时间各自变化为V1～Vn，T1～Tn时，则会根据图形的深度得到具有不同倾斜面(slope 1～slope n)的聚合物或光刻胶图形。

电压为直流电压时，将直流电压大小及时间组合后，能形成各种形状的图形，电压为交流电压时，将各个正电压和负电压的大小、比率和周期组合后，能形成各种不同形状的图形。

图18为本发明另一实施例中利用已被构图的透明导电膜形成聚合物或光刻胶图形的方法示意图。

如图18所示，多个已被构图的透明导电膜525设置在光扩散膜430表面上，通过控制施加在各透明导电膜上的施加电压强度(V1，V2，V3)及施加时间，并通过一次曝光过程，可以形成各部分具有不同形状的三维非对称构的聚合物或光刻胶图形。其中，各部分具有不同形状的三维非对称结构的聚合物或光刻胶图形，通过寻址方法，控制施加在透明导电膜525上的施加电压强度及施加时间，从而使得光扩散膜430表面上形成的各透明导电膜525也会跟着不同部分各自控制光的透过程度或者传播方向。随之，所有部分不会形成相同图形，而是通过寻址方法，能形成各部分具有不同形状的三维非对称结构的聚合物或光刻胶图形。其中，为了给各个透明导电膜525选择性地施加电压，寻址方法可以为现有寻址液晶的无源寻址方法或者有源寻址方法。并且，简单地将一面电极设置为公共电极、另一面电极设置为以列为单位的图形并进行控制，或者通过开关部件进行寻址。

图19至图22为根据光折射膜形状形成的各种三维非对称结构的聚合物或光刻胶图形的方法示意图。

首先，图19中(a)为具有两个一般三角形形状的倾斜面的双面棱镜或者双面棱镜膜530作为光折射膜时的示意图。如图19中(a)所示，光透过具有两个倾斜面(θ，θ’)的双面棱镜或者双面棱镜膜530后，向两个方向折射；折射后的光通过光扩散膜430后，被扩散。扩散后的光在聚合物或光刻胶薄膜410中空间上重叠并传输，从而能够形成各种三维非对称结构的聚合物或光刻胶图形。图19中(b)为通过使用图19中(a)所示的方法制作的三维非对称结构的正性感光性光刻胶图形照片。

其次，图20中(a)为使用以具有连续倾斜面的曲面棱镜或者棱镜膜作为光折射膜时所形成的聚合物或光刻胶图形示意图。如图20中(a)所示，光在通过光折射膜540时，折射的角度会连续地变化；所以根据不同位置，能分别形成不同倾斜度的三维非对称结构的聚合物或光刻胶图形。如左边倾斜角度较小时，图形倾斜得小，越往右边倾斜角度越来越陡，图形也会倾斜得越大。图20中(b)为通过使用图20中(a)制作的三维非对称结构的正性感光性光刻胶图形照片。可以看出，根据不同位置，倾斜角度(35度、40度和44度)也会变化。

接着，图21为使用以具有连续倾斜面的半球形曲面棱镜或者棱镜膜作为光折射膜时所形成的聚合物或光刻胶图形的示意图。如图21所示，由于形成了半球形曲面形状的棱镜540，所以在左边区域，根据左边区域的倾斜度，光会向左边倾斜并照射，从而形成向左边倾斜的三维形状545。反之，在中间区域形成没有倾斜的形状546，在右边区域形成向右边倾斜的三维形状547。

然后，图22为使用在不同位置具有不同倾斜角度的棱镜膜550作为光折射膜并形成聚合物或光刻胶图形时的示意图。如图22所示，根据光入射区域的棱镜的不同倾斜角度，光的折射角度也不同，因此在相应的位置能形成具有不同倾斜角的三维非对称结构的聚合物或光刻胶图形。

如上述所示，综合图19至图22的方法，可以得知：根据光折射膜的不同位置以不同角度的进行折射；并且通过使用光扩散膜，在不同位置分别控制不同的扩散程度及强度时，可以形成非常复杂而且多样的三维非对称结构的聚合物或光刻胶图形。

图23为通过聚合物或光刻胶图形形成方法控制聚合物或光刻胶倾斜度的方法示意图。上述的图形和对应的详细说明都说明了聚合物或光刻胶图形曝光到中间位置的实施例。但是如图23所示，使用厚度较薄的聚合物或光刻胶薄膜410并将聚合物或光刻胶薄膜410曝光到底部时，可以随意控制三维非对称结构的聚合物或光刻胶图形的倾斜角度。

图24是作为使用聚合物或光刻胶图形形成方法的实施例一的转印图形方法示意图。如图24所示，首先将需要转印的转印膜600形成在基板400上，在转印膜600上形成聚合物或光刻胶薄膜410。通过使用上述的形成聚合物或光刻胶的方法，在聚合物或光刻胶薄膜410上形成所需的图形。接着，利用已形成的聚合物或光刻胶图形，使用半导体工艺中的刻蚀方法，如离子铣(ionmilling)、等离子刻蚀(plasma etching)等，对全面进行刻蚀，则形成在聚合物或光刻胶薄膜410上的聚合物或光刻胶图形，转印到转印膜600上。

其中，通过控制转印膜600和聚合物或光刻胶薄膜410的刻蚀比，可以控制倾斜或者表面形状的差异大小。

图25中(a)为本发明使用聚合物或光刻胶图形的形成方法形成塑料或者聚合物模具的方法示意图。

如图25中(a)所示，使用本发明形成聚合物或光刻胶图形的方法形成的三维非对称结构的聚合物或光刻胶图形560、561之上，灌注用于形成模具的物质，即塑料或者聚合物，并进行固化。之后，通过将原有的聚合物或光刻胶图形560和塑料或聚合物模具565和566放入刻蚀液，进行去除或者剥离的方法，从而可以形成转印有原聚合物或光刻胶图形560的新聚合物或者聚合物模具565和566。使用所述模具形成方法，可以形成能够多次印出图形的印章(stamp)原形或者微流体沟道。

图25中(b)为使用图25中(a)的模具形成方法形成的多种三维结构的塑料或者聚合物模型。左边照片570为不使用光折射膜时的对称形状。反之，中间照片571为使用23度倾斜度棱镜时的非对称形状的模具，以及右边照片572为使用39度倾斜度棱镜时的非对称形状的模具。

图26为本发明另一实施例使用聚合物或光刻胶图形的形成方法形成金属薄膜图形的示意图。

如图26所示，金属薄膜图形形成方法是使用上述多种倾斜形状的三维非对称结构的聚合物或光刻胶图形或者转印图形，可以形成具有多种曲面的三维非对称结构的金属薄膜。即，本发明的聚合物或光刻胶图形形成方法所形成的各种倾斜及形状的聚合物或光刻胶图形或者所形成的转印图形结构上，通过溅射方法(sputtering)等各种薄膜沉积方法或者镀金法等厚膜法，在图形上可以形成金属薄膜580。之后，进行湿刻蚀(wet etching)或者干刻蚀(dry etching)去除聚合物或光刻胶图形，就可以形成具有各种倾斜度及形状的三维非对称结构的金属薄膜。

图27为本发明另外实施例使用聚合物或光刻胶图形的形成方法形成金属图形的示意图。

如图27所示，金属薄膜图形形成方法是：本发明的聚合物或光刻胶图形形成方法所形成的各种具有倾斜度及形状的三维非对称聚合物或光刻胶图形上沉积金属薄膜590后，使用镀金法再沉积金属图形595。使用将原有的聚合物或光刻胶图形放入刻蚀液并进行去除或者剥离的方法，形成了转印有原图形的新的金属图形595。使用所述方法，可以形成能够多次印出图形的反向的印章(stamp)原形。

如上所述，本发明中采用与现有光刻工艺不同的手段及方法，能简单地形成具有各种倾斜度和形状的三维非对称结构的聚合物或光刻胶图形。

并且，本发明形成聚合物或光刻胶图形时，在光刻工艺的曝光过程中控制要与聚合物或光刻胶反应的光的传输方向、散射程度及透过度，从而能够形成从曲面形状到矩形形状的具有各种倾斜形状的三维非对称结构的聚合物或光刻胶图形。

并且，本发明在曝光中以多种形式控制光的传输方向、扩散程度及强度，从而可以在一个聚合物或者光刻胶薄膜上形成事先计划好的具有各种曲率或者倾斜形状的三维非对称结构的聚合物或光刻胶图形。

并且，本发明选择性地控制不同位置的光的传输方向、扩散程度及强度，从而可以形成在水平或者垂直方向上形成多个具有多种倾斜形状的三维非对称结构的聚合物或光刻胶图形。所述图形可以简单地通过塑料模具或者刻蚀等方法转印到其他薄膜上。并且，使用上述方法能够非常容易地制作曲面或者非曲面微透镜，并且可以制作各种非常复杂的结构。

并且，比起现有技术，本发明具有聚合物或光刻胶图形的塑料或者聚合物模具结构，能够通过简单的制作工艺得以制作，并且其结构更多样化、更复杂化，并且也可以节省其他材料费用。接着，形成大面图形，随之，预计实际使用中与现有的微尺度流体路径设备及微透镜等相比或用度更为广泛。

并且，使用本发明聚合物或光刻胶图形沉积金属薄膜时，可以形成使用现有半导体工艺技术时无法制作出的具有各种形状的三维非对称结构的金属薄膜和金属图形。

并且，本发明可以非常容易地制作出，使用现有半导体工艺技术及光刻方法无法制作出的、具有各种形状的三维非对称结构的聚合物或光刻胶图形。所述技术可广泛应用于微透镜制作、金属薄膜沉积、塑料模具制作、凹凸表面结构的制作等领域，并且其他领域也均可应用。

综上所述，本领域技术人员应当理解：在不改变本发明的技术思想或者必要技术特征的前提下，通过其它具体形式，同样可以实现本发明。因此，上述的实施例仅用于对本发明进行说明，并非是对本发明的限制。另外，本发明的保护范围并不局限于上述的详细说明，而通过权利要求书记载的范围得以界定，并且从权利要求书的含义、范围和其等价概念引申出的所有形式及变换形式，都应当属于本发明的保护范围之内。