專利名稱：模仁制造方法
技術領域：
本發明涉及一種模仁制造方法。
背景技術：
模仁的用途十分廣泛，由其制得的產品可用在信息、電子、生物、醫療、光電等領域。隨著科技的發展，對機械加工精密度要求的提高，尤其是X光深刻精密電鑄模造成形(德文Lithographie GalVanoformung Abformung，LIGA)技術的出現，使模仁的制造從傳統的機械加工進入到微米及納米時代。
精密度高的微結構模仁制造采用LIGA技術中的電鑄制程。目前，電鑄法制造模仁主要采用兩種方式。一種是基材采用非金屬材料，在顯影后的光阻與基材表面鍍一金屬膜，再進行電鑄；另一種是基材采用金屬材料，在金屬材料表面覆蓋一金屬層，在金屬層表面涂覆光阻，將光阻曝光顯影后再進行電鑄。
請參閱圖1，是一種現有技術模仁制造方法的流程圖，其步驟包括提供一基材(步驟101)，其中該基材為硅晶圓或玻璃材料；在該基材表面涂覆一光阻層(步驟102)；曝光、顯影該光阻層以形成預定圖案(步驟103)；在該光阻層及基材上鍍一金屬薄膜(步驟104)；進行電鑄步驟形成一金屬層(步驟105)；將該光阻層及基材與金屬層及金屬薄膜剝離(步驟106)，形成一模仁。
但是，由于上述方法采用非金屬材料做為基材，經電鑄制得的模仁厚度受到限制，因而模仁硬度降低；而且，由于電鑄時基材與未曝光的光阻表面同時析出金屬，在未曝光的光阻與基材的接合處難以均勻的析出金屬，造成電鑄表面不平坦。
請參閱圖2，是2003年3月11日公告的中國臺灣專利公告第523,487號所揭示的一種模仁制造方法，其步驟包括提供一預成型金屬基材(步驟201)；在該預成型金屬基材表面覆蓋一焊接材料(步驟202)；涂覆一光阻材料在該焊接材料上(步驟203)；提供一電鑄材料以進行電鑄，其中該電鑄材料填入該光阻材料的圖案間隙以形成一微電鑄模仁(步驟204)；去除光阻材料(步驟205)。
這種制造方法采用金屬材料做為基材，可以增加模仁厚度，并提高模仁硬度，而且，直接在基材表面進行電鑄，可以提高金屬析出均勻率，電鑄表面較平坦；但是，電鑄材料填入該光阻材料的圖案間隙，電鑄金屬與基材的接觸面積小，模仁強度低，容易折斷。
發明內容為了克服現有技術中模仁的電鑄金屬和基材接觸面積小，強度低、易折斷的缺陷，本發明提供一種電鑄金屬與基材接觸面積大，強度較高的模仁制造方法。
本發明解決技術問題所采用的技術方案是提供一金屬基板；在該金屬基板上涂覆一光阻層；利用一具有預定圖案的光罩對該金屬基板進行曝光、顯影步驟；進行濕蝕刻步驟，使金屬基板產生底切現象；在上述已蝕刻的金屬基板和剩余光阻之間進行電鑄步驟，在該金屬基板上形成一具有一定厚度的金屬層；將該剩余光阻層剝離，形成一模仁。
與現有技術相比，本發明在沉積金屬薄膜層步驟前進行濕蝕刻步驟，使得金屬基板產生底切現象，增大電鑄金屬與金屬基板之間的接觸面積，從而提高模仁的硬度。
圖1是一種現有技術模仁制造方法流程圖。
圖2是另一種現有技術模仁制造方法流程圖。
圖3是本發明模仁制造方法的光阻涂覆示意圖。
圖4是本發明模仁制造方法的曝光示意圖。
圖5是本發明模仁制造方法的顯影、蝕刻示意圖。
圖6是本發明模仁制造方法的電鑄示意圖。
圖7是本發明模仁制造方法所得的模仁示意圖。
具體實施方式請一并參閱圖3至圖7，是本發明模仁制造方法的流程，其包括以下步驟提供一金屬基板510，其中，該金屬基板510的材料可以是鎳系合金、銅系合金及鉻系合金等，其形狀是矩形。在該金屬基板510上均勻涂覆一光阻層400，如圖3所示。其中，涂覆的光阻是有機光阻劑材料，可以采用正光阻劑，也可以采用負光阻劑。本實施方式是采用聚甲基丙烯酸甲酯(Poly Methyl Meth Acrylate，PMMA)。涂覆光阻層400的方法采用旋涂方法，也可以采用噴涂方法。
利用預先設計圖案的光罩600進行曝光、顯影與蝕刻步驟。將光罩600與金屬基板510對準，進行曝光步驟。其中，曝光的光源是紫外線，采用投影式曝光技術曝光，即，該光罩600平行于金屬基板510。如圖4所示，光源發出的光線700經光學系統(圖未示)透過光罩600照射至涂覆光阻層400的金屬基板510上，受到光線700照射的光阻發生光敏反應，生成已曝光的光阻441及未曝光的光阻440。
請參閱圖5，進行顯影步驟。其中，顯影液是甲基異丁基酮。在金屬基板510上噴灑顯影液，并且基板處于靜止狀態30～60秒，使已曝光的光阻441的光阻充分溶于顯影液，即可將光罩600的圖案轉移到金屬基板510上。
進行濕蝕刻步驟。其中，蝕刻液是氫氟酸。由于濕蝕刻本質上是一種等向性蝕刻(Isotropic Etching)，不僅會產生縱向蝕刻，還會產生橫向蝕刻，且縱向蝕刻的速率與橫向蝕刻的速率幾乎相等。將蝕刻液噴灑至金屬基板510表面，其與經顯影后曝露的金屬基板發生化學反應，經過一段反應時間，由于產生等向性蝕刻，金屬基板510形成如圖5所示的結構，產生底切(Undercut)530，使所得圖案的直徑相對于未蝕刻前的直徑較大。
如圖6所示，將帶有未曝光的光阻層440的金屬基板510置入電鑄液中，進行電鑄步驟以形成金屬層540。其中，該金屬層540可以是鎳、鎳鈷合金、銅及銅系合金等。本實施方式以鎳金屬為例。其中，電鑄液是提供鎳離子的溶液、次磷酸鹽與促進劑等的混合物。提供鎳離子的溶液是硫酸鎳溶液，也可以是氯化鎳溶液；催化劑是堿金屬鹵化物。此外，電鑄液還可以包括PH調節劑、潤濕劑、光澤劑等來加強電鑄效果。該電鑄液是酸性溶液，其中該溶液PH值為4.2～4.8，也可以是堿性溶液。金屬基板510放置在電鑄液的時間依所需的金屬層540厚度而設置。通過電鑄，金屬層540形成在金屬基板510上。
請一并參閱圖7，將未曝光的光阻層440與金屬層540及金屬基板510剝離，得到由金屬層540及金屬基板510整合的模仁500。
由于本發明在沉積金屬薄膜層之前進行濕蝕刻，使得金屬基板產生底切，增大了金屬層與金屬基板之間的接觸面積，從而提高模仁的強度。
權利要求
1.一種模仁制造方法，其包括以下步驟提供一金屬基板；在該金屬基板上涂覆一光阻層；利用一具有預定圖案的光罩對該金屬基板進行曝光、顯影步驟；進行濕蝕刻步驟，使金屬基板產生底切現象；在上述已蝕刻的金屬基板和剩余光阻之間進行電鑄步驟，在該金屬基板上形成一具有一定厚度的金屬層；將該剩余光阻層剝離，形成一模仁。
2.如權利要求1所述的模仁制造方法，其特征在于該金屬基板的材料是銅系合金、鉻系合金或鎳系合金。
3.如權利要求1所述的模仁制造方法，其特征在于該光阻層的涂覆方法是旋涂方法或噴涂方法。
4.如權利要求1所述的模仁制造方法，其特征在于該光阻層的涂覆方法是采用噴涂方法或旋涂方法。
5.如權利要求1所述的模仁制造方法，其特征在于該電鑄步驟使用的電鑄液是酸性溶液。
6.如權利要求5所述的模仁制造方法，其特征在于該電鑄液的PH值是4.2～4.8。
7.如權利要求1所述的模仁制造方法，其特征在于該電鑄步驟使用的電鑄液是堿性溶液。
8.如權利要求1所述的模仁制造方法，其特征在于該金屬層的材料是鎳、鎳鈷合金、銅或銅系合金。
全文摘要
本發明涉及一種模仁制造方法，其包括以下步驟提供一金屬基板；在該金屬基板上涂覆一光阻層；利用一具有預定圖案的光罩對該金屬基板進行曝光、顯影步驟；進行濕蝕刻步驟，使金屬基板產生底切現象；在上述已蝕刻的金屬基板和剩余光阻之間進行電鑄步驟，在該金屬基板上形成一具有一定厚度的金屬層；將該剩余光阻層剝離，形成一模仁。
文檔編號C25D1/10GK1590593SQ0314038
公開日2005年3月9日 申請日期2003年8月30日 優先權日2003年8月30日
發明者江宗韋, 蔡明江, 李俊佑 申請人:鴻富錦精密工業(深圳)有限公司, 鴻海精密工業股份有限公司