专利名称：模仁制造方法
技术领域：
本发明涉及一种模仁制造方法。
背景技术：
模仁的用途十分广泛，由其制得的产品可用在信息、电子、生物、医疗、光电等领域。随着科技的发展，对机械加工精密度要求的提高，尤其是X光深刻精密电铸模造成形(德文Lithographie GalVanoformung Abformung，LIGA)技术的出现，使模仁的制造从传统的机械加工进入到微米及纳米时代。
精密度高的微结构模仁制造采用LIGA技术中的电铸制程。目前，电铸法制造模仁主要采用两种方式。一种是基材采用非金属材料，在显影后的光阻与基材表面镀一金属膜，再进行电铸；另一种是基材采用金属材料，在金属材料表面覆盖一金属层，在金属层表面涂覆光阻，将光阻曝光显影后再进行电铸。
请参阅图1，是一种现有技术模仁制造方法的流程图，其步骤包括提供一基材(步骤101)，其中该基材为硅晶圆或玻璃材料；在该基材表面涂覆一光阻层(步骤102)；曝光、显影该光阻层以形成预定图案(步骤103)；在该光阻层及基材上镀一金属薄膜(步骤104)；进行电铸步骤形成一金属层(步骤105)；将该光阻层及基材与金属层及金属薄膜剥离(步骤106)，形成一模仁。
但是，由于上述方法采用非金属材料做为基材，经电铸制得的模仁厚度受到限制，因而模仁硬度降低；而且，由于电铸时基材与未曝光的光阻表面同时析出金属，在未曝光的光阻与基材的接合处难以均匀的析出金属，造成电铸表面不平坦。
请参阅图2，是2003年3月11日公告的中国台湾专利公告第523,487号所揭示的一种模仁制造方法，其步骤包括提供一预成型金属基材(步骤201)；在该预成型金属基材表面覆盖一焊接材料(步骤202)；涂覆一光阻材料在该焊接材料上(步骤203)；提供一电铸材料以进行电铸，其中该电铸材料填入该光阻材料的图案间隙以形成一微电铸模仁(步骤204)；去除光阻材料(步骤205)。
这种制造方法采用金属材料做为基材，可以增加模仁厚度，并提高模仁硬度，而且，直接在基材表面进行电铸，可以提高金属析出均匀率，电铸表面较平坦；但是，电铸材料填入该光阻材料的图案间隙，电铸金属与基材的接触面积小，模仁强度低，容易折断。
发明内容为了克服现有技术中模仁的电铸金属和基材接触面积小，强度低、易折断的缺陷，本发明提供一种电铸金属与基材接触面积大，强度较高的模仁制造方法。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是提供一金属基板；在该金属基板上涂覆一光阻层；利用一具有预定图案的光罩对该金属基板进行曝光、显影步骤；进行湿蚀刻步骤，使金属基板产生底切现象；在上述已蚀刻的金属基板和剩余光阻之间进行电铸步骤，在该金属基板上形成一具有一定厚度的金属层；将该剩余光阻层剥离，形成一模仁。
与现有技术相比，本发明在沉积金属薄膜层步骤前进行湿蚀刻步骤，使得金属基板产生底切现象，增大电铸金属与金属基板之间的接触面积，从而提高模仁的硬度。
图1是一种现有技术模仁制造方法流程图。
图2是另一种现有技术模仁制造方法流程图。
图3是本发明模仁制造方法的光阻涂覆示意图。
图4是本发明模仁制造方法的曝光示意图。
图5是本发明模仁制造方法的显影、蚀刻示意图。
图6是本发明模仁制造方法的电铸示意图。
图7是本发明模仁制造方法所得的模仁示意图。
具体实施方式请一并参阅图3至图7，是本发明模仁制造方法的流程，其包括以下步骤提供一金属基板510，其中，该金属基板510的材料可以是镍系合金、铜系合金及铬系合金等，其形状是矩形。在该金属基板510上均匀涂覆一光阻层400，如图3所示。其中，涂覆的光阻是有机光阻剂材料，可以采用正光阻剂，也可以采用负光阻剂。本实施方式是采用聚甲基丙烯酸甲酯(Poly Methyl Meth Acrylate，PMMA)。涂覆光阻层400的方法采用旋涂方法，也可以采用喷涂方法。
利用预先设计图案的光罩600进行曝光、显影与蚀刻步骤。将光罩600与金属基板510对准，进行曝光步骤。其中，曝光的光源是紫外线，采用投影式曝光技术曝光，即，该光罩600平行于金属基板510。如图4所示，光源发出的光线700经光学系统(图未示)透过光罩600照射至涂覆光阻层400的金属基板510上，受到光线700照射的光阻发生光敏反应，生成已曝光的光阻441及未曝光的光阻440。
请参阅图5，进行显影步骤。其中，显影液是甲基异丁基酮。在金属基板510上喷洒显影液，并且基板处于静止状态30～60秒，使已曝光的光阻441的光阻充分溶于显影液，即可将光罩600的图案转移到金属基板510上。
进行湿蚀刻步骤。其中，蚀刻液是氢氟酸。由于湿蚀刻本质上是一种等向性蚀刻(Isotropic Etching)，不仅会产生纵向蚀刻，还会产生横向蚀刻，且纵向蚀刻的速率与横向蚀刻的速率几乎相等。将蚀刻液喷洒至金属基板510表面，其与经显影后曝露的金属基板发生化学反应，经过一段反应时间，由于产生等向性蚀刻，金属基板510形成如图5所示的结构，产生底切(Undercut)530，使所得图案的直径相对于未蚀刻前的直径较大。
如图6所示，将带有未曝光的光阻层440的金属基板510置入电铸液中，进行电铸步骤以形成金属层540。其中，该金属层540可以是镍、镍钴合金、铜及铜系合金等。本实施方式以镍金属为例。其中，电铸液是提供镍离子的溶液、次磷酸盐与促进剂等的混合物。提供镍离子的溶液是硫酸镍溶液，也可以是氯化镍溶液；催化剂是碱金属卤化物。此外，电铸液还可以包括PH调节剂、润湿剂、光泽剂等来加强电铸效果。该电铸液是酸性溶液，其中该溶液PH值为4.2～4.8，也可以是碱性溶液。金属基板510放置在电铸液的时间依所需的金属层540厚度而设置。通过电铸，金属层540形成在金属基板510上。
请一并参阅图7，将未曝光的光阻层440与金属层540及金属基板510剥离，得到由金属层540及金属基板510整合的模仁500。
由于本发明在沉积金属薄膜层之前进行湿蚀刻，使得金属基板产生底切，增大了金属层与金属基板之间的接触面积，从而提高模仁的强度。
权利要求
1.一种模仁制造方法，其包括以下步骤提供一金属基板；在该金属基板上涂覆一光阻层；利用一具有预定图案的光罩对该金属基板进行曝光、显影步骤；进行湿蚀刻步骤，使金属基板产生底切现象；在上述已蚀刻的金属基板和剩余光阻之间进行电铸步骤，在该金属基板上形成一具有一定厚度的金属层；将该剩余光阻层剥离，形成一模仁。
2.如权利要求1所述的模仁制造方法，其特征在于该金属基板的材料是铜系合金、铬系合金或镍系合金。
3.如权利要求1所述的模仁制造方法，其特征在于该光阻层的涂覆方法是旋涂方法或喷涂方法。
4.如权利要求1所述的模仁制造方法，其特征在于该光阻层的涂覆方法是采用喷涂方法或旋涂方法。
5.如权利要求1所述的模仁制造方法，其特征在于该电铸步骤使用的电铸液是酸性溶液。
6.如权利要求5所述的模仁制造方法，其特征在于该电铸液的PH值是4.2～4.8。
7.如权利要求1所述的模仁制造方法，其特征在于该电铸步骤使用的电铸液是碱性溶液。
8.如权利要求1所述的模仁制造方法，其特征在于该金属层的材料是镍、镍钴合金、铜或铜系合金。
全文摘要
本发明涉及一种模仁制造方法，其包括以下步骤提供一金属基板；在该金属基板上涂覆一光阻层；利用一具有预定图案的光罩对该金属基板进行曝光、显影步骤；进行湿蚀刻步骤，使金属基板产生底切现象；在上述已蚀刻的金属基板和剩余光阻之间进行电铸步骤，在该金属基板上形成一具有一定厚度的金属层；将该剩余光阻层剥离，形成一模仁。
文档编号C25D1/10GK1590593SQ0314038
公开日2005年3月9日 申请日期2003年8月30日 优先权日2003年8月30日
发明者江宗韦, 蔡明江, 李俊佑 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司, 鸿海精密工业股份有限公司