专利名称：金属光蚀刻制品及该制品的制造方法
技术领域：
本发明涉及金属光蚀刻制品及该制品的制造方法。并且，本申请以2003年的日本专利申请2003年第009237号为基础，将其内容并入本申请中。
背景技术：
为了形成湿蚀刻部件，通常可采用如下方法。在铁系或铜系金属材料上，将可溶于碱的光致抗蚀剂膜形成所希望的图案，然后使用酸性氯化亚铁蚀刻液或二氯化铜蚀刻液，对从上述光致抗蚀剂膜暴露出来的金属部分进行蚀刻。在这样的使用蚀刻液的方法中，从光致抗蚀剂的开孔部到光致抗蚀剂膜的正下方各向同性地进行蚀刻。因此，发生侧面蚀刻(各向同性的蚀刻也进入到光致抗蚀剂膜面的下方的结果是，进行了在光致抗蚀剂正下方发生蚀刻的部分)，细微加工就变得很困难。并且，由于上述各向同性的蚀刻的继续进行，被蚀刻的加工部的剖面形状大致为椭圆形。由于上述原因，即使希望金属蚀刻制品的蚀刻部分高纵横比化以及与相邻图案的间距变小，也产生了不能实现这些目标的问题。
为解决该问题，还可以列举出例如特开平1-188700号公报所述的方法。在该方法中，在使用绝缘性保护膜保护一次蚀刻(也被称为半蚀刻)的部分的侧面，然后再次电解蚀刻。这样，通过除去实施了一次蚀刻的层的不需要的部分，形成高密度图案。
在上述文献中，在一旦一次蚀刻的部分(孔部分)的整个表面上形成绝缘性保护膜，其后，仅仅用酸性液体就可将一次蚀刻后的部分的深层部的底部部分的部位的绝缘性保护膜溶解。因此，如果在金属板的面内出现酸性液体的喷雾的流出不均匀，就容易在一次蚀刻部分内的保护膜中产生尺寸偏差。特别是在与临近的图案的间距较窄的高精密图案中，发生较严重的问题。并且，在高精度的图案中，侧面蚀刻量较少的一次光致抗蚀剂的檐(在表面与蚀刻部分的角部形成的檐部分)微小，在这种情况下，存在绝缘性保护膜全部脱落的问题。并且，当在形成通过一次蚀刻形成的孔较深且在深度方向上的蚀刻量较多的图案时，在上述方法中不能除去仅位于深层部分的底部的绝缘性保护膜。因此，在二次蚀刻中，与所希望的相反而是进行了全面性的蚀刻。
此外，还可以采用如特公昭58-15537号公报所述的方法。在该方法中，使用光掩模作为通过一次蚀刻形成的光致抗蚀剂的檐，对一次蚀刻面中所再次涂布的正型光致抗蚀剂进行曝光和显影。除去实施了蚀刻的层的不需要的部分，并且在通过一次蚀刻形成的侧壁上存在正型光致抗蚀剂，并且可形成高密度的图案。
在上述方法中，如果通过一次蚀刻形成的光致抗蚀剂的檐的一部分产生缺陷或下垂，其变形被转印到二次蚀刻抗蚀剂的形状中。因此，不能得到尖锐的形状，因而不适合用于细微图案的形成，特别是在诸如与相邻图案的间距较窄的高精度的图案中，产生较严重的问题。并且，在该方法中，难以在通过一次蚀刻形成的孔中均匀地涂布二次光致抗蚀剂，特别不适用于高精细度的图案以及通过一次蚀刻形成的孔较深且蚀刻量较多的图案。
并且，还可以列举特公昭62-37713公报中所述的方法。在该方法中，在通过一次蚀刻形成的面中充满低分子溶剂类的粘合液，然后进行干燥。这样，使软化的抗蚀剂的檐强制性地与一次蚀刻面粘合，除去被蚀刻层的不需要的部分，形成高密度的图案。
在该方法中具有以下问题，存在通过粘合液所溶解的一次蚀刻用抗蚀剂的抗蚀剂成分零散地残留在一次蚀刻底部、而其后的蚀刻也仅有零散地进入，以及粘合剂导致抗蚀剂的檐膨胀，在干燥步骤中，产生檐难以再现尖锐图形的问题。这些问题是使在面内的蚀刻尺寸产生偏差的问题。并且，在高精度的图案中，由于一次蚀刻的抗蚀剂的檐较微小，仅仅是粘合液的粘合剂全部蒸发，而不能得到粘合檐的效果。并且，欲得到高纵横比的孔，由于只有檐的部分停止发生侧面蚀刻，因而也不能用于一次蚀刻孔较深且蚀刻量较多的图案。
如上所述，在专利文献所述的技术中，难以进行具有良好精度、稳定的二次蚀刻加工。并且，由于一次蚀刻用抗蚀剂利用半蚀刻孔而形成二次蚀刻用抗蚀剂，因而通过二次蚀刻或其后蚀刻进行与一次蚀刻不同的形状的加工很困难。
发明内容
本发明的第一个方案为一种金属光蚀刻制品，其在面内具有至少一个短径为W1S、长径为W1L、深度为D1的大凹部，且在所述大凹部的至少一个中具有一个或多个凹部，其中最小的小孔的短径为W2S、长径为W2L、深度为D2，具有以下尺寸D1+D2＝板厚D，以及0.02mm≤D≤2mm、0.4×D＜W1S＜D、0.2×D＜W2S＜0.8×D。
本发明的第二个方案为一种金属光蚀刻制品，其在面内具有至少一个短径为W1S、长径为W1L、深度为D1的大凹部和短径为W2S、长径为W2L、深度为D2的小凹部的组合，且具有以下尺寸0.02mm≤D≤2mm，0.5×W1S＜D1＜D、0.5×W2S＜D2＜D、1.7×W2S＜W1S＜5×W2S、0.5×D2＜D1＜1.5×D2。
本发明的第三个方案为一种金属光蚀刻制品，其在面内具有至少一个短径为W1S、长径为W1L、深度为D1的大凹部和短径为W2S、长径为W2L、深度为D2的小凹部的组合，且具有以下尺寸0.02mm≤D≤2mm，0.5×W1S＜D1≤D、0.5×W2S＜D2≤D、W2S＜W1S＜2.0×W2S、0.2×D1＜W2S＜0.8×D1。
本发明的第四个方案为一种具有加工部的金属光蚀刻制品，其中加工部具有金属图案，所述金属图案在金属层的表层侧具有通过一次蚀刻形成的侧壁、并具有沿通过一次蚀刻形成的侧壁在膜厚方向上延续的并通过使用了电沉积抗蚀剂的1次或多次蚀刻形成的至少一个侧壁，所述金属图案还具有与一次蚀刻所形成的凹部有不同形状的并通过二次蚀刻或其后的蚀刻形成的凹部的形状。
本发明的第五个方案为一种具有加工部的金属光蚀刻制品，其中加工部具有金属图案，所述金属图案在金属层的表层侧具有通过一次蚀刻形成的侧壁、并具有沿通过一次蚀刻形成的侧壁是延续的并通过进一步使用了电沉积抗蚀剂的1次或多次的蚀刻形成的至少一个侧壁的复杂的立体形状，且金属图案的开孔部的蚀刻因子为2.6或以上。
本发明的第六个方案为一种金属光蚀刻制品的制造方法，包含下列步骤准备金属基板，在其至少一部分上设置光致抗蚀剂层的步骤，通过曝光和显影在光致抗蚀剂层中设置一个或多个开口部的步骤，和进行一次蚀刻形成与所述开口部相对应的凹部的步骤，且所述制造方法包含以下步骤设置电沉积光致抗蚀剂层的步骤，通过曝光和显影在存在于至少一个凹部内的电沉积光致抗蚀剂层中设置至少一个开口部的步骤，以及进行二次蚀刻的步骤。
本发明的第七个方案为具有复杂立体形状的金属光蚀刻制品的制造方法，其特征在于在金属表面涂布光致抗蚀剂，使用第一光掩模进行曝光、显影，形成开孔有开孔部图案的光致抗蚀剂并进行一次蚀刻，将一次蚀刻中所使用的光致抗蚀剂剥膜后，在整个面涂布电沉积抗蚀剂，将具有与第一光掩模不同的图案的第二光掩模与前次蚀刻所制造的一次蚀刻孔对齐，然后通过使用平行光源进行曝光、显影、蚀刻，相对于蚀刻因子为2.6或以上的开孔尺寸得到具有孔较深的蚀刻形状。
在上述本发明中，并不停留在进行到二次蚀刻为止，也可以任选地进行比二次蚀刻更高次的阶段。即，在上述方法之后可以反复多次进行上述设置电沉积光致抗蚀剂层的步骤、设置至少一个开口部的步骤、进行蚀刻的步骤。
该制造方法可以是其中上述第六形态包含准备金属基板，并在两个面上设置光致抗蚀剂层的步骤，通过曝光和显影在表面的光致抗蚀剂层设置一个或多个大开口部的步骤，在背面的光致抗蚀剂层中设置一个或多个的对应于大开口部的位置的小开口部的步骤，以及进行一次蚀刻形成对应于上述开口部的凹部的步骤，且包含以下步骤设置电沉积光致抗蚀剂层的步骤，通过曝光与显影在至少一个凹部内的电沉积光致抗蚀剂层中设置至少一个开口部的步骤，进行二次蚀刻的步骤，以及反复进行上述3个步骤，得到表面和底面贯通的孔穴的步骤。
并且，该制造方法还可以是其中第六形态包含准备金属基板，并在一个面上设置光致抗蚀剂层的步骤；通过曝光和显影在表面的光致抗蚀剂层中设置一个或多个大开口部与小开口部的步骤；进行一次蚀刻以形成凹部的步骤，且该方法包括设置电沉积光致抗蚀剂层的步骤，通过曝光与显影在大凹部与小凹部的至少一个凹部内的电沉积光致抗蚀剂层中设置至少一个开口部的步骤，he进行二次蚀刻的步骤，以及反复进行上述3个步骤，得到表面和底面贯通的孔穴的步骤。
图1A为表示具有形成了图案的抗蚀剂层的金属基板的示意剖面图。
图1B为表示被一次蚀刻了的金属基板的示意剖面图。
图1C为表示形成于基板上的电沉积抗蚀剂层被曝光和显影，形成图案的示意剖面图。
图1D为表示进行了二次蚀刻的示意剖面图。
图1E为表示所得到的本发明的制品的形状的示意剖面图。
图1F为从上面显示的图1E的制品的蚀刻部分的示意俯视图。
图2A为具有形成了图案的抗蚀剂层的金属基板的示意剖面图。
图2B为表示被一次蚀刻了的金属基板的示意剖面图。
图2C为表示小凹部的电沉积抗蚀剂层的所选择部分被曝光和显影的示意剖面图。
图2D为表示进行了二次蚀刻的示意剖面图。
图2E为表示所得到的本发明的制品的形状的示意剖面图。
图2F为从上面显示的图2E的制品的蚀刻部分的示意俯视图。
图3A为具有形成了图案的抗蚀剂层的金属基板的示意剖面图。
图3B为表示被一次蚀刻了的金属基板的示意剖面图。
图3C为表示大凹部的电沉积抗蚀剂层的所选择部分被曝光和显影的示意剖面图。
图3D为表示进行了二次蚀刻的示意剖面图。
图3E为表示所得到的本发明的制品的形状的示意剖面图。
图3F为从上面显示的图3E的制品的蚀刻部分的示意俯视图。
图4A为具有形成了图案的抗蚀剂层的金属基板的示意剖面图。
图4B为表示被一次蚀刻了的金属基板的示意剖面图。
图4C为表示电沉积抗蚀剂层的所选择部分被曝光和显影的示意剖面图。
图4D为表示进行了二次蚀刻的示意剖面图。
图4E为表示所得到的本发明的制品的形状的示意剖面图。
图5A为具有形成了图案的抗蚀剂层的金属基板的示意剖面图。
图5B为表示被一次蚀刻了的金属基板的示意剖面图。
图5C为表示所得到的现有技术的制品的示意剖面图。
图6A为与图4E相同的示意剖面图。
图6B为形成了电沉积抗蚀剂层的金属基板的示意剖面图。
图6C为表示电沉积抗蚀剂层的所选择部分被曝光和显影的示意剖面图。
图6D为表示所得到的本发明的制品的形状的示意剖面图。
图7A为表里具有形成了图案的抗蚀剂层的金属基板的示意剖面图。
图7B为表示被一次蚀刻了的金属基板的示意剖面图。
图7C为表示形成于基板上的电沉积抗蚀剂层被曝光和显影的示意剖面图。
图7D为表示进行了二次蚀刻的示意剖面图。
图7E为表示所得到的本发明的制品的形状的示意剖面图。
图8为表示使用负型电沉积光致抗蚀剂时的蚀刻的示意剖面图。
图9A为表示一次正型光致抗蚀剂的图案化的表面的形状的示意平面图。
图9B为表示一次蚀刻步骤的表面形状的示意平面图。
图9C为表示二次正型电沉积光致抗蚀剂图案化的表面形状的示意平面图。
图9D为表示二次蚀刻步骤的表面形状的示意平面图。
图10A为具有形成了图案的正型抗蚀剂层的金属基板的现有技术示意剖面图。
图10B为表示一次蚀刻步骤的剖面形状的示意剖面图。
图10C为表示光致抗蚀剂剥离后的制品的示意剖面图。
图11为在层压于绝缘基板上的金属层中，在2次蚀刻步骤中设置了开孔部的制品的示意剖面图。
图12为表示本发明的制品的一个实例的平面的部分放大图。
具体实施例方式
根据本发明，提供了一种形成有高精度且细微的加工形状，即观察剖面时能够形成纵横比高且高精细的蚀刻形状的金属蚀刻部件及其制造方法。根据本发明，能够形成在现有的方法中所不能形成的复杂的立体形状，特别地，可以形成金属蚀刻部分为异形剖面。为了制造间距狭窄的细微间距的金属蚀刻制品，具有以下问题由于必须减少侧面蚀刻量、因而不能进行较深的蚀刻、且不能提供具有高纵横比的剖面形状的金属蚀刻制品，而在能够在具有平滑面的金属材料中使用光蚀刻法形成图案的本发明的制品中，则克服了这些问题。
本发明的金属蚀刻制品，具体来说可以用作高密度印刷配线基板的金属配线和阴罩(shadow mask)、引线框、电子、电气元件之类的高精细金属蚀刻制品。本发明的优良的制品还可被用于除此之外的各种领域。
(关于制品)下面对本发明的制品进行说明在本发明的制品是在膜厚方向形成高纵横比的凹部(未穿透到另一侧的孔和/或穿透到另一侧的孔)的制品。加工部是通过多次蚀刻形成的，并且在金属层的凹部壁部分具有该加工形状。具体来说，加工部具有金属图案，所述金属图案在金属层的表层侧具有通过一次蚀刻形成的侧壁，并且还具有在通过一次蚀刻形成的侧壁中使用了电沉积光致抗蚀剂所产生的、经多次蚀刻形成的至少一个侧壁的复杂立体形状。在本发明中，能够提供具有现有技术所不能达到的高纵横比、且具有异形剖面的制品。这里所述的异形是指，当从侧面观察剖面时，并非像通常的那样仅仅形成凹部的简单形状，而是在凹部中进一步形成一个或多个的小凹部，且大凹部与小凹部以特定的比例形成于金属基板上，且金属基板的两个面或一个面中都形成有凹部的这样的能够具有复杂剖面的形状。通过具有这种形状，例如在一个基板中制造多层断面结构时，能够显示出即使孔径有很大不同但孔的深度差别小、或大而深的孔与孔径极小的孔共存的优良特性。本发明的优良的特性并不限于这些方面。作为具体的实例，本发明的制品可以具有如图12所示的形态。在放大了金属加工基板44的一部分的部位有规律地形成有非加工部42和极小的大凹部42，在其内部进一步形成有较小的小孔部分41、以及较其更小的小孔部分40。本发明的制品并不限于此，并可以提供各种优良的金属光蚀刻制品。在本发明中，能够实现机械加工中不能实现的大面积的细微加工。在本发明中，例如还能够得到加工部面积为300×300～2000×2000mm，加工部图案的间距为微小的0.05～0.5mm等的值。
(关于金属板)在本发明制品的制造中可以使用的金属基板为例如铜、以及铜合金、铁以及不锈钢或铁-镍等的合金等金属板。其中优选使用铁-镍合金。金属板的板厚为0.01mm～5mm，优选0.02mm～2mm，更优选0.05mm～0.5mm，进一步优选0.1mm～0.3mm。并且，也可以对金属板进行碱脱脂、酸洗或化学研磨等处理。另外，优选为平板，或具有平面，但也可以具有曲面。并且在这种情况下，既可对平面进行蚀刻，也可对曲面进行蚀刻。
<关于本发明的第一个方案的制品>
本发明的第一个方案的制品在面内具有至少一个短径为W1S、长径为W1L、深度为D1的大凹部，且在至少一个上述大凹部中具有一个或多个小凹部。在该方案中，最小的小孔的短径为W2S、长径为W2L、深度为D2。无论将大凹部如何配置在金属板上均可以任意地形成本制品。可以是有规律地纵横形成全部相同的大凹部，也可是不同的大凹部规则的排列。并且也可以任意排列。并且，无论在可能范围的大凹部中的任何位置均可以形成小凹部。D1+D2＝板厚D。即，该方案的制品通过大凹部和小凹部设置有贯通金属板的孔穴。
该方案的制品具有下式所规定的尺寸关系0.4×D＜W1S＜D、0.2×D＜W2S＜0.8×D，上式更优选为0.4×D＜W1S＜0.9×D、0.2×D＜W2S＜0.65×D，更优选为0.4×D＜W1S＜0.8×D、0.2×D＜W2S＜0.5×D。
本制品的一个实例如沿线A-A’为中心从上方观察图1E和图1E的蚀刻部分所得到的图1F所示。(图1F为示意图并且实际上满足上述限定。)在图1A中，表示由金属材料制成的基体1，和分别设置在两个面上、且分别具有一个和两个通过曝光和显影形成的开孔部的第一抗蚀剂层2。在图1B中，表示通过第一抗蚀剂形成蚀刻部分3的样态。在图1C中，表示第一抗蚀剂层2被除去，且在第二抗蚀剂层4上，通过曝光和显影在蚀刻部分3上形成所希望的开孔部的样态。在图1D中，表示通过第二蚀刻，从各自的背面和表面进行基板的开口进一步深入，形成贯通基板的孔穴5的样态。并且，大凹部和小凹部的形状具有如图1所示的形状，但是并不仅限于这些形状，从上述限定来看，可以形成其它四角形或其它形状等任意的形状。并且，尽管在图1F中只记载了一组蚀刻部分，但是实际上还可以形成一组以上的蚀刻部分。
<关于本发明的第二个方案的制品>
本发明的第二个形态的制品在面内具有至少一个短径为W1S、长径为W1L、深度为D1的大凹部；短径为W2S、长径为W2L、深度为D2的小凹部的组合。并且上述大凹部和小凹部都具有底部，且并不贯通金属板。这些凹部可以在任意方向相互共存于金属的表面。在可能范围内无论将大凹部和小凹部如何配置在金属板上，也均可以形成本发明的制品。可以有规律地形成全部相同的大凹部和小凹部的组合，也可以有规律地配置相互不同的大凹部和小凹部的组合。并且也可以任意配置。如何配置均可。本形态的制品在面内具有至少一个短径为W1S、长径为W1L、深度为D1的大凹部与，短径为W2S、长径为W2L、深度为D2的小凹部的组合，并且具有下式所规定的尺寸关系0.5×W1S＜D1＜D、0.5×W2S＜D2＜D、1.7×W2S＜W1S＜5×W2S、0.5×D2＜D1＜1.5×D2，优选上述关系满足下式的规定0.5×W1S＜D1＜D、0.5×W2S＜D2＜D、2.2×W2S＜W1S＜5×W2S、0.5×D2＜D1＜1.3×D2，进一步优选满足下式的规定0.5×W1S＜D1＜D、0.5×W2S＜D2＜D、2.7×W2S＜W1S＜5×W2S、0.5×D2＜D1＜1.1×D2。
本制品的一个实例如沿线B-B’为中心从上方观察图2E和图2E的蚀刻部分所得到的图2F所示。(图2F为示意图，并且实际上满足上述限定。)在图2A中，表示由金属材料制成的基体1，和设置在其中一个面上、且具有两个通过曝光和显影形成的开孔部的第一抗蚀剂层2。在图2B中，表示通过第一抗蚀剂层形成大小两个蚀刻部分3的样态。在图2C中，表示第一抗蚀剂层2被除去，并形成第二抗蚀剂层4，然后，通过曝光和显影在较小的蚀刻部分3上形成所希望的开孔部7的样态。在图2D中，表示通过第二蚀刻形成开孔部7所产生的蚀刻部分。在图2E中，第二抗蚀剂层4被除去，形成了蚀刻制品。并且，尽管大凹部和小凹部的形状具有如图2所示的形状，但是只要满足上述限定，也可是形成其它四角形或其它形状等任意形成的形状。
<关于本发明的第三个形态的制品>
本发明的第三个形态的制品在面内具有至少一个大凹部与凹部的组合，其中所述大凹部的短径为W1S、长径为W1L、深度为D1，所述小凹部的短径为W2S、长径为W2L、深度为D2。并且上述大凹部和小凹部可以贯通金属板，也可以不贯通金属板。这些凹部可以在任意方向相互共存于金属的表面。在只要可能，无论将大凹部和小凹部怎样配置到金属板上均可以任意地形成本制品。可以有规律地形成全部相同的大凹部和小凹部的组合，也可以有规律地形成相互不同的大凹部和小凹部的组合。并且也可以任意排列。本形态的制品在面内具有至少一个短径为W1S、长径为W1L、深度为D1的大凹部和短径为W2S、长径为W2L、深度为D2的小凹部的组合，并且具有下式所规定的尺寸关系0.5×W1S＜D1≤D、0.5×W2S＜D2≤D、W2S＜W1S＜2.0×W2S、0.2×D1＜W2S＜0.8×D1，优选上述关系满足下式的规定0.5×W1S＜D1≤D、0.5×W2S＜D2≤D、W2S＜W1S＜1.8×W2S、0.2×D1＜W2S＜0.6×D1，进一步优选满足下式的规定0.5×W1S＜D1≤D、0.5×W2S＜D2≤D、W2S＜W1S＜1.6×W2S、0.2×D1＜W2S＜0.4×D1。
本制品的一个实例如沿线C-C’为中心从上方观察图3E和图3E的蚀刻部分所得到的图3F所示。(图3F为示意图，并且实际上满足上述限定。)在图3A中，表示由金属材料制成的基体1，和设置在其中一个面上、且具有所希望的两个通过曝光和显影形成的开孔部的第一抗蚀剂层2。在图3B中，表示通过第一抗蚀剂形成两个蚀刻部分3的样态。在图3C中，表示第一抗蚀剂层2被除去，并形成第二抗蚀剂层4，然后，通过曝光和显影在较大的蚀刻部分3中形成所希望的开孔部7的样态。在图3D中，表示通过第二蚀刻形成开孔部7所产生的蚀刻部分的样态。在图3E中，第二抗蚀剂层4被除去，形成了蚀刻制品。并且，尽管大凹部和小凹部的形状具有如图3所示的形状，但是只要满足上述限定，也可是形成其它四角形或其它形状等任意形成的形状。
<关于本发明制品的其它特征>
在本发明的金属蚀刻制品中，金属图案在金属层的表层侧具有通过开孔部的一次蚀刻形成的侧壁，并且当在深层中具有通过使用了电沉积光致抗蚀剂的二次蚀刻形成的侧壁时，该金属图案的至少一个开孔部(凹部)的蚀刻因子优选为2.6或以上。并能够提供相对于孔开孔尺寸，具有深孔蚀刻形状的优良特性。在本发明者的实验中，在光致抗蚀剂开孔直径为10μm或以上的光致抗蚀剂图案中，由于仅在一次蚀刻中，进行了在光致抗蚀剂正下方的侧面蚀刻，因而蚀刻因子最大也不足2.6。但是，在本发明的一个实例中可以提供，在一次光致抗蚀剂开孔孔直径为260μm的图案中，通过使用了电沉积光致抗蚀剂的二次蚀刻得到的蚀刻因子为6.9。
其中，如果对蚀刻因子(以下称为EF)进行说明的话，在一次蚀刻步骤中被一次蚀刻的金属层的开孔尺寸(短径)与该开孔部中的1次蚀刻用光致抗蚀剂的开孔尺寸的尺寸差乘以1/2得到的侧面蚀刻量(以下称为SE)、被蚀刻的深度的尺寸(以下称为ED)满足下式1的规定EF＝ED/SE其中，当进行二次蚀刻或其后蚀刻时，可以使用最高次数的值计算蚀刻尺寸。
本发明的制品也可以是如图11所示具有设置于绝缘基板上的金属层这样的制品，在像这样凹部贯通金属层的情形中，可以如下考虑。图11表示在层压于绝缘基板37上的金属层35中设置有通过二次蚀刻步骤形成的开孔部36的金属蚀刻制品的剖面的部分说明图。
可以垂直切割开孔部36的中心，从截面的剖面测定进行了二次或更多次蚀刻的金属层35的开孔部36的ED和SE。如图所示，设置的开孔部36以使直至绝缘板37上、或在金属层35上设置有贯通孔等情形的那样，当金属层35的开孔部36的深层部分的底部的形状38未被画出、缺少一部分时，外推底部的曲线，即，可以通过推算ED而得到的值。
在这样的本发明中，也可以从金属基板的两个面进行蚀刻，制造几乎垂直的贯通孔，也可以从将金属基板贴付在非蚀刻性基板上的金属箔的一侧进行蚀刻，形成高纵横比的金属配线图案。
(关于制造方法)下面对本发明的制造方法进行详细的说明。
在本发明的具有复杂的立体形状的金属蚀刻制品的制造方法中，通过改变第一光掩模以及在其后的曝光步骤中所使用的光掩模的图案形状，能够形成立体的复杂的蚀刻形状。此外，通过使1次曝光步骤中所使用的光掩模的图案形状变得表里不同，可以形成金属板厚部分不同的等更复杂的立体形状。
对于上述本发明的制品，为了得到所希望的复杂形状，可以使用电沉积光致抗蚀剂，经二次或更多次的多次蚀刻步骤得到所希望的复杂形状。通过在深度方向进行各向异性的高度蚀刻，形成高纵横比的贯通孔，并具有高纵横比且高精细的金属图案。
为了得到本发明的制品，至少进行高达n次(n为2以上的复数)蚀刻，即分多次进行蚀刻。从制造费用方面考虑，优选蚀刻高达3次。也可以在相同条件下或者在改变的条件下，反复进行多次如下所述的用于第二蚀刻的步骤。但优选改变至少一次。在规定的部分连续进行的n次与n+1次蚀刻中可以使用的光掩模可以是相同的，也可以是不同的，优选使用由第n+1次的掩模产生的曝光部分比第n次更小的掩模。首先，在金属基体的表面的至少一个面或者一部分中，涂布光致抗蚀剂，形成抗蚀剂膜。然后，形成开孔部图案。即，对抗蚀剂膜的所希望的位置进行曝光和显影的结果是，去除所希望的位置的抗蚀剂膜。即，抗蚀剂通过开孔部图案开孔，并且露出金属表面。然后，进行一次蚀刻，从而在金属表层侧设置了具有侧壁的凹部。还可以包含在其后剥离抗蚀剂膜的步骤。接着，形成仅对深层部分的底部开孔的电沉积光致抗蚀剂图案。即，在形成有凹部的金属基体上，通过电沉积形成第二次的抗蚀剂膜，在优选与前次不同的形状和/或条件下，对所希望的位置进行曝光和显影。然后，进行二次蚀刻。其结果是，在上述凹部内部再次形成凹部。这样通过仅在深层部分的底部反复进行蚀刻，纵横比得以增高。
(凹部的制造例)作为具有复杂立体形状的金属蚀刻制品的制造方法的例子，可以列举出如下方法。在基板上通过至少一次蚀刻形成大凹部，然后在大凹部中通过至少一次蚀刻形成至少一个小凹部的方法；在基板上通过二次或更多次的蚀刻形成小凹部和通过一次蚀刻形成大凹部的方法；或者与其相反的方法，即从基板的一侧通过至少一次蚀刻形成大凹部，并从基板的相反侧通过至少一次蚀刻形成小凹部，从而形成贯通部分的方法等。可以以使贯通部与凹部两者共存于基板上的方式进行制造。
在上述方法中，可以在金属表面涂布光致抗蚀剂，进行使用掩模等的曝光和显影，形成形成有开孔部的图案，然后，进行一次蚀刻。在之后的二次蚀刻的其后步骤中，可以在可与一次蚀刻不同的所希望的位置上形成开孔的电沉积光致抗蚀剂图案。即，反复进行电沉积膜的形成、所希望的位置的曝光和显影、蚀刻，从而可以形成复杂的蚀刻加工形状。此外，当使用光刻法在平滑的金属材料表面形成图案时，可以使用形成有所希望的图案的光掩模，形成厚度为10μm左右的抗蚀剂图案。
(关于第一光致抗蚀剂的种类和抗蚀剂的加成方法)在一次蚀刻之前，在基板的至少一部分或一个面上加成光致抗蚀剂。对于一次蚀刻步骤中所使用的抗蚀剂，可以使用萘醌叠氮系或酚醛清漆树脂系正型光致抗蚀剂、或者重铬酸系或聚桂皮酸乙烯基系或环化橡胶叠氮系等负型光致抗蚀剂。并且也可以在进行一次蚀刻以后使用正型或负型电沉积光致抗蚀剂。从耐蚀刻性和清晰度的观点考虑，抗蚀剂的厚度为3μm～30μm，优选5μm～20μm。在液体光致抗蚀剂的涂布中，可以使用旋涂、辊涂、浸涂等常用的光致抗蚀剂涂布方法。此外，也可以对印刷抗蚀剂进行图案印刷。其中，从细微加工的观点出发，优选使用上述光致抗蚀剂。
(关于在一次蚀刻之前进行的曝光和显影)在一次蚀刻之前，可以对光致抗蚀剂在所希望的位置进行曝光和显影。曝光中可以使用第一光掩模，然后如果进行显影，可以得到所希望的光致抗蚀剂图案。由于在金属表面涂布有光致抗蚀剂，因而可以通过曝光和显影，通过开孔部图案形成开孔的光致抗蚀剂。可以进行一次曝光，也可以进行多次曝光。
作为曝光的方法和条件，可以列举出平行光源、扩散光源、接触曝光或投影曝光等。作为显影的方法及条件，可以列举出喷雾显影和浸渍显影等。可以任意地选择曝光和显影的条件，但是从细微加工的观点出发，优选使用平行光源进行曝光、使用喷雾进行显影。
(关于一次蚀刻)在得到抗蚀剂图案之后，可以进行一次蚀刻。通过该步骤，可以形成一次蚀刻形状(半蚀刻形状)。作为蚀刻剂，可以列举出氯化亚铁溶液、二氯化铜溶液等。供给蚀刻液的方法可以是任何方法，优选喷雾法、搅拌法、浸渍法或喷流法等，优选喷雾法。
(第一光致抗蚀剂的剥离)在形成下一个光致抗蚀剂之前，也可以将附着于一次蚀刻步骤中所使用的金属材料的光致抗蚀剂剥离。剥离的方法和条件可以是任选的。可以使用热碱溶液、有机溶剂及其混合物等抗蚀剂剥离液进行剥离。并且可以列举出喷雾法、浸渍法等，优选使用碱的喷雾法。
(关于一次蚀刻之后的抗蚀剂的形成)可以在进行了一次蚀刻的金属基体上，通过电沉积形成二次抗蚀剂。形成二次或其后的抗蚀剂中，如果是液态光致抗蚀剂或干膜抗蚀剂的话，几乎不可能以均匀的膜厚将其涂布到存在有具有蚀刻面的凹凸的金属层上。如果使用液体光致抗蚀剂，当在通过一次蚀刻形成的凹部的表面上涂布二次蚀刻中使用的光致抗蚀剂时，容易在一次蚀刻孔部分残留光致抗蚀剂液体。因此，存在不能形成均匀膜厚的光致抗蚀剂的问题。并且，存在干膜抗蚀剂不能很好地贴付在一次蚀刻面(特别是凹部)上的问题。
因此使用电沉积法。电沉积光致抗蚀剂是对通过一次蚀刻产生凹凸的金属表面以均匀的膜厚通过电沉积进行涂布的。电沉积抗蚀剂可以涂布在基板的整个面上，也可以只选择特定的面或者部分进行涂布。电沉积光致抗蚀剂的膜厚为大约20μm或以下，优选8μm左右。可以通过材料本身的导电率和电沉积条件控制膜厚，但是从由于侧面蚀刻所产生的檐的机械强度的问题考虑，优选膜厚为2μm或以上，为了形成高精度的图案，优选膜厚为10μm或以下。
其中，二次蚀刻中使用的电沉积光致抗蚀剂材料优选为正型光致抗蚀剂。尽管并非不能使用负型电沉积光致抗蚀剂，但是却会产生如下所示的麻烦。
图8为以剖面表示的使用负型电沉积光致抗蚀剂时，对金属材料蚀刻的步骤的部分说明图。表示通过一次蚀刻半蚀刻孔的表层部分形成倒锥形的状态。在图8中，表示在具有一次蚀刻步骤中所形成的半蚀刻状的金属材料21上涂布负型电沉积抗蚀剂22。在金属材料21的表面，设置有负型光掩模24，并且从负型光掩模24的上方照射光线25。在孔的中央部分通过掩模遮蔽光线。其中，由于通过一次蚀刻形成的孔的表层部分形成了倒锥形，因而产生了不能曝光的负型电沉积抗蚀剂部分23。如果如图所示一次蚀刻量较多的半蚀刻面的表层部形成倒锥形(抗蚀剂部分23)的话，当二次光致抗蚀剂中使用负型光致抗蚀剂时，半蚀刻面的表层部分的必要部分不能进行曝光。因此，优选使用正型电沉积光致抗蚀剂。
(关于第二次曝光和显影)接着，可以对电沉积光致抗蚀剂进行曝光和显影。在曝光时，可以使用与第一光掩模不同的第二光掩模。通过上述处理，可以仅仅使一次蚀刻步骤中的半蚀刻壁只在所希望的部位露出金属面。关于掩模，优选使用与第一光掩模具有不同图案的第二光掩模。并且，当使用正型电沉积抗蚀剂时，优选第二光掩模比第一光掩模所能曝光的尺寸更小。优选将具有与第一光掩模不同图案的第二光掩模与前次蚀刻中所制造的一次蚀刻孔的对齐，进行曝光。优选使用从上部发生的平行光源进行曝光，所选择的条件并不受此限制。当使用第二光掩模时，也可以使用接近式曝光法、软接触法或投影曝光法。这时，可以通过与前次蚀刻步骤中被一次蚀刻的孔或者凸部对齐，并使用平行紫外线进行曝光、显影。
并且，作为比第二次更高次阶段的光掩模，可以使用与第一光掩模不同图案形状的光掩模。可以使用与前次蚀刻中所使用的光掩模不同开孔图案的光掩模，将光掩模的位置与前次蚀刻孔或凹部对齐，然后进行曝光、显影。可以像二次、三次、或其后的那样分任意阶段反复进行上述步骤，这时，可以选择各不相同的能够形成所希望的图案的光掩模进行曝光。当使用正型电沉积抗蚀剂时，优选选择像越高次数的蚀刻所形成孔穴越小那样的，曝光部分变小的掩模。即，次数越增高，由曝光所设置的开口部就变得越小。通过这些方法，还可以在所希望的位置精确地形成加工形状。在二次蚀刻中，也可以将光掩模与一次蚀刻所形成的凹部对齐，然后使用平行光源曝光，显影。由于能够形成每个尺寸各不相同的电沉积光致抗蚀剂开孔形状，并进行蚀刻，因而能够按照光掩模的图案形状可靠地再现高次电沉积光致抗蚀剂图案，且能够使抗蚀剂边缘的形状变得尖锐，从而得到金属蚀刻形状为尖锐的蚀刻形状。
(关于第二次蚀刻)在上述显影之后，进行二次蚀刻步骤。在二次蚀刻步骤及其后的蚀刻步骤中，通过采用电沉积步骤，防止金属材料表面的侧面蚀刻，并在所希望的部位进行蚀刻，形成复杂且高精度的金属图案加工形状。二次蚀刻可以与一次蚀刻相同，也可以与之不同。例如像一次蚀刻那样，使用氯化亚铁溶液或二氯化铜溶液之类的蚀刻液进行蚀刻。结果得到具有复杂立体形状的金属蚀刻制品。
在本发明中，并不限于进行到二次蚀刻步骤为止，也可以进行二次或更多次的多次蚀刻步骤。例如通过重迭三次、四次、五次蚀刻，可以得到纵横比更高的蚀刻制品。如果进行n+1次蚀刻步骤的话，防止在前次的n次蚀刻孔或凹部的表面的侧面蚀刻。即，通过电沉积膜保护侧面，仅在所希望的加工部进行蚀刻。
并且，可以仅在金属板的一个面上进行蚀刻，也可以在两个面进行蚀刻。并且当在两个面进行蚀刻时，也可以改变在表面和背面的蚀刻的次数。进行这样的曝光和显影·蚀刻的次数、顺序、位置可以是任意的，因而能够得到各种优异的制品。
(关于电沉积光致抗蚀剂的除去)在上述蚀刻之后，也可以将电沉积光致抗蚀剂剥离。这时，为了进行膜剥离，可以使用热碱、有机溶剂等。其中，优选使用3重量％苛性钠水溶液。并且膜剥离温度可以是任意的温度，但是从剥离速度的观点出发，优选高温，当使用3重量％苛性钠水溶液时，最优选在60℃左右的温度下进行。这样，完成具有复杂蚀刻形状的金属蚀刻制品。
(关于蚀刻的角部)当抗蚀剂图案为矩形时，角部对侧面蚀刻具有影响。如图9A所示在金属材料基板26中，形成具有矩形的角的用于一次蚀刻步骤的正型光致抗蚀剂图案27，如果进行一次蚀刻，如图9B所示，形成通过一次蚀刻步骤形成的一次蚀刻凹部28以外、形成通过一次蚀刻步骤形成的凹部的侧面蚀刻部分29。即，蚀刻形状变成以上述光致抗蚀剂的矩形角为中心的半径为SE的圆角(不是直角，而是曲线画出的角)的矩形。为了减轻圆角的程度，二次蚀刻及其后蚀刻的电沉积光致抗蚀剂中，使用强调了角的光掩模。在图9C中，表示通过使用上述光掩模所形成的、用于二次蚀刻步骤的金属材料的暴露部分30、正型电沉积光致抗蚀剂涂布部分31、在一次蚀刻步骤中所形成的一次蚀刻凹部上所涂布的正型电沉积光致抗蚀剂涂布部分32。以半径为SE的圆角的中心为起点、到与侧面蚀刻部分29的旁边平行的线，电沉积电沉积抗蚀剂。在圆角所希望的部分，通过任意地附加正型电沉积光致抗蚀剂，可以得到更高纵横比。在图9D中，表示通过二次蚀刻步骤得到矩形的圆角变小的部位33。这样，通过控制蚀刻形状，可以制造出蚀刻因子为2.6或以上的、且相对于孔的开孔尺寸具有深孔蚀刻形状的金属蚀刻制品。
(其它)当在一侧蚀刻时，蚀刻开孔直径为板厚的约200％的范围，根据本发明的方法，在0.01～5mm的板厚中，可以以板厚的40～160％、优选40～130％、更优选40～100％开孔。可以进行开孔。并且，当两面蚀刻时，具有蚀刻开孔直径为板厚的约100％的限度，根据本发明，在0.05～10mm的板厚中，可以以板厚的20～80％、优选20～65％、更优选20～50％开孔。进而根据本发明，通过二次蚀刻及以后的原版设计修正的处理，可以使蚀刻剖面形成圆锥状或者阶梯状，而不仅仅使单纯的垂直剖面，能够三维地控制蚀刻形状。
实施例下面基于权利要求，在实施例1、2和实施例3中，表示具有复杂立体形状的蚀刻加工形状的制造方法。
在比较例1中，表示现有的通过一阶蚀刻形成的金属基板的蚀刻。通过与实施例1比较可知，蚀刻加工部的剖面形状为半椭圆形。
<实施例1>
图4A至图4E为以剖面表示实施例1的制造方法的步骤的示意说明图。对厚度为500μm的铁系金属材料基板1进行碱脱脂，并涂布膜厚为10μm的正型光致抗蚀剂PMER P-RH300PM(东京应化工业公司制造)。然后，通过以350×1000μm间距开孔形成260×860μm的狭缝图案(slot pattern)的第一光掩模进行紫外线曝光。接着，通过碱水溶液的喷雾显影，形成与第一光掩模相同尺寸的用于一次蚀刻步骤的正型光致抗蚀剂2的图案(图4A)。
作为一次蚀刻步骤，在50℃温度下、0.3MPa压力下使用氯化亚铁蚀刻液进行喷雾蚀刻直至侧面蚀刻达到20μm，形成一次蚀刻后的半蚀刻部分3(图4B)。然后，水洗后在60℃温度下浸渍于3重量％的苛性钠水溶液中，剥离正型光致抗蚀剂。
接着，涂布膜厚为8μm的正型电沉积光致抗蚀剂4(ゾンネEDUVP-500，关西涂料公司制造)。接着以350×1000μm的间距开孔形成260×860μm的狭缝图案，进而在点图案(spot pattern图案)内通过具有180×780μm的长方形的遮光部分的第二光掩模进行曝光。曝光是以150mJ/cm2的强度进行的，在140℃温度下热处理15分钟之后，在35℃温度下，使用1重量％的碳酸钠水溶液进行喷雾显影(图4C)。
进而，作为二次蚀刻步骤，在50℃温度下、在0.3MPa的压力下，使用氯化亚铁蚀刻液进行喷雾蚀刻，得到蚀刻部分8(参照图4D)。然后，剥离抗蚀剂，可以制造板厚为500μm、金属表面的开孔尺寸A为300×900μm、加工底部突起部分9的尺寸为160×760μm的立体形状(图4E)。
<比较例1>
图5A至图5C为以剖面表示比较例1的制造方法的步骤的示意说明图。对厚度为500μm的铁系金属材料基板1进行碱脱脂，并两面涂布膜厚为10μm的正型光致抗蚀剂PMER P-RH300PM(东京应化工业公司制造)。接着，通过以350×1000μm间距开孔形成260×860μm的狭缝图案的第一光掩模进行紫外线曝光，通过碱水溶液的喷雾显影，形成与光掩模相同尺寸的正型光致抗蚀剂2的图案(图5A)。
作为一次蚀刻步骤，在50℃温度下、0.3MPa压力下使用氯化亚铁蚀刻液进行喷雾蚀刻(图5B)。水洗后在60℃温度下浸渍于3重量％的苛性钠水溶液中，剥离正型光致抗蚀剂图案，可以制造板厚为500μm、金属表面的开孔尺寸为300×900μm的剖面形状为半椭圆形的半蚀刻凹部3(图5C)。
在这种现有的制造方法中，不能形成复杂的立体形状。
<实施例2>
图6A至图6D为以剖面表示本实施例2的制造方法的步骤的示意说明图。在实施例1所形成的具有加工底面凸起部分9的立体形状上(图6A)涂布膜厚为2μm的正型电沉积光致抗蚀剂3(ゾンネEDUV P-500，关西涂料公司制造)。接着以350×1000μm的间距开孔形成100×700μm的狭缝图案，进而通过第三光掩模以150mJ/cm2的强度进行曝光，其中所述的第三掩模是像在加工底面凸起部分9的中央配置开口的狭缝图案那样被对齐，在140℃温度下热处理15分钟之后，在35℃温度下，使用1重量％的碳酸钠水溶液进行喷雾显影(图6B)。
进而，作为三次蚀刻步骤，在50℃温度下、在0.3MPa的压力下，使用氯化亚铁蚀刻液进行喷雾蚀刻(参照图6C)。然后剥离抗蚀剂，可以制造板厚为500μm、金属表面的开孔尺寸为300×900μm、加工底部突起部分9的尺寸为160×760μm、在加工底面凸起部分形成了三次蚀刻部分11的加工底面凸起部分上面的尺寸为130×730μm的立体形状(图6D)。
<实施例3>
图7A至图7E为以剖面表示本实施例3的制造方法的步骤的示意说明图。对厚度为500μm的铁系金属材料基板1进行碱脱脂，并涂布膜厚为10μm的正型光致抗蚀剂(PMER P-RH300PM，东京应化工业公司制造)。然后，在作为一个侧面A的金属表面12中使用以350×1000μm间距开孔形成260×860μm的狭缝图案的第一光掩模A、在作为另一个侧面B的金属表面13中使用以700×1000μm间距开孔形成610×860μm的狭缝图案的第一光掩模B，通过该第一光掩模B进行紫外线曝光。接着，通过碱水溶液的喷雾显影，形成与第一光掩模相同尺寸的正型光致抗蚀剂图案2(图7A)。
作为一次蚀刻步骤，在50℃温度下、0.3MPa压力下使用氯化亚铁蚀刻液进行喷雾蚀刻直至侧面蚀刻达到20μm(图7B)。然后，水洗后在60℃温度下浸渍于3重量％的苛性钠水溶液中，剥离正型光致抗蚀剂。这时，距离金属表面的深度14为50μm。
接着，涂布膜厚为8μm的正型电沉积光致抗蚀剂15(ゾンネEDUVP-500，关西涂料公司制造)。进而在两个金属表面12、13中通过以350×1000μm的间距开孔形成260×860μm的狭缝图案的第二光掩模、以150mJ/cm2的强度进行曝光，在140℃温度下热处理15分钟之后，在35℃温度下，使用1重量％的碳酸钠水溶液进行喷雾显影(图7C)。
进而，作为二次蚀刻步骤，在50℃温度下、在0.3MPa的压力下，使用氯化亚铁蚀刻液进行喷雾蚀刻(图7D)。然后，剥离抗蚀剂，可以制造板厚为500μm、金属表面A的开口16的尺寸为300×900μm、金属表面B的开口17的尺寸为650×900μm、距离加工底面突起部分的金属表面B的深度19为50μm、贯通部分20的尺寸为280×880μm的立体形状(图7E)。
<比较例2>
在比较例2中，表示从现有的通过一段蚀刻的金属基板的两个面进行的蚀刻。通过与实施例的比较可知，为了以相同的间距进行蚀刻，板厚度必须削减至其一半或以下。
图10A至图10C为以剖面表示比较例1的制造方法的步骤的示意说明图。对厚度为200μm的铁系金属材料基板1进行碱脱脂，并两面涂布膜厚为10μm的正型光致抗蚀剂(PMER P-RH300PM东京应化工业公司制造)。接着，通过以350×1000μm间距开孔形成260×860μm的狭缝图案的第一光掩模进行紫外线曝光，通过碱水溶液的喷雾显影，形成与光掩模相同尺寸的正型光致抗蚀剂图案2(图10A)。
作为一次蚀刻步骤，在50℃温度下、0.3MPa压力下使用氯化亚铁蚀刻液进行喷雾蚀刻直至SE达到20μm(图10B)，水洗后在60℃温度下浸渍于3重量％的苛性钠水溶液中，剥离正型光致抗蚀剂图案，可以制造在一侧以2.6的EF形成的板厚为200μm、300×900μm狭缝图案的贯通孔34(图10C)。在这种现有的制造方法中，仅能得到板厚较薄的制品。
<实施例4>
图1A至图1E为以剖面表示本实施例4的制造方法的步骤的示意说明图。对厚度为500μm的铁系金属材料基板1进行碱脱脂，并两面涂布膜厚为10μm的正型光致抗蚀剂PMER P-RH300PM(东京应化工业公司制造)。然后，通过以800×260μm间距开孔形成710×170μm的狭缝图案的第一光掩模进行紫外线曝光。并且，使用以400×260μm间距开孔形成170×170μm的狭缝图案的第二光掩模在背面进行紫外线曝光。接着，通过碱水溶液的喷雾显影，在表面形成与第一光掩模相同尺寸的用于一次蚀刻步骤的正型光致抗蚀剂2的图案、在背面形成与第二光掩模相同尺寸的用于一次蚀刻步骤的正型光致抗蚀剂2的图案(图1A)。
作为一次蚀刻步骤，在50℃温度下、0.3MPa压力下使用氯化亚铁蚀刻液进行喷雾蚀刻直至侧面蚀刻达到20μm，形成一次蚀刻后的半蚀刻部分3(图1B)。其中，在表面的半蚀刻部分与在背面的半蚀刻部分相比，其直径、深度都更大。然后，水洗后在60℃温度下浸渍于3重量％的苛性钠水溶液中，剥离正型光致抗蚀剂。
接着，涂布膜厚为8μm的正型电沉积光致抗蚀剂4(ゾンネEDUVP-500，关西涂料公司制造)。接着以800×260μm的间距开孔形成740×200μm的狭缝图案，进而在点图案内通过具有200×200μm的长方形的遮光部分的第三光掩模，通过该第三光掩模进行曝光。曝光是以150mJ/cm2的强度进行的，在140℃温度下热处理15分钟之后，在35℃温度下，使用1重量％的碳酸钠水溶液进行喷雾显影(图1C)。
进而，作为二次蚀刻步骤，在50℃温度下、在0.3MPa的压力下，使用氯化亚铁蚀刻液进行喷雾蚀刻，得到贯通的孔5(参照图1D)。然后，剥离抗蚀剂，制造具有深度D1为250μm、在金属表面的开口的短径W1S为210μm、长径W1L为750μm的大凹部，且在大凹部中具有深度D2为250μm、在大凹部表面的开口的短径W2S为210μm、长径W2L为270μm的2个凹部的金属光蚀刻制品6(图1E)。
并且，金属光蚀刻制品的D1+D2＝板厚D为500μm，0.4×D＜W1S＜D为120＜210＜300μm，0.2×D＜W2S＜0.8×D为60＜210＜240μm。
<实施例5>
图2A至图2E为以剖面表示本实施例5的制造方法的步骤的示意说明图。对厚度为500μm的铁系金属材料基板1进行碱脱脂，并两面涂布膜厚为10μm的正型光致抗蚀剂PMER P-RH300PM(东京应化工业公司制造)。然后，通过以1800×560μm间距开孔形成1080×400μm(大凹部用)的狭缝图案和200×400μm(小凹部用)的狭缝图案的第一光掩模进行紫外线曝光。接着，通过碱水溶液的喷雾显影，形成与第一光掩模相同尺寸的用于一次蚀刻步骤的正型光致抗蚀剂2的图案(图2A)。
作为一次蚀刻步骤，在50℃温度下、0.3MPa压力下使用氯化亚铁蚀刻液进行喷雾蚀刻直至侧面蚀刻达到30μm，形成一次蚀刻后的半蚀刻部分3(图2B)。然后，水洗后在60℃温度下浸渍于3重量％的苛性钠水溶液中，剥离正型光致抗蚀剂。
接着，涂布膜厚为8μm的正型电沉积光致抗蚀剂4(ゾンネEDUVP-500，关西涂料公司制造)。接着通过具有以1800×560μm的间距开孔形成250×450μm的狭缝图案的遮光部分的第二光掩模进行曝光。曝光是以150mJ/cm2的强度进行的，在140℃温度下热处理15分钟之后，在35℃温度下，使用1重量％的碳酸钠水溶液进行喷雾显影，由此在小凹部内的抗蚀剂中形成开口部7(图2C)。
进而，作为二次蚀刻步骤，在50℃温度下、在0.3MPa的压力下，使用氯化亚铁蚀刻液进行喷雾蚀刻，得到蚀刻部分8(参照图2D)。然后，剥离抗蚀剂，制造具有深度D1为300μm、在金属表面的开口的短径W1S为460μm、长径W1L为1140μm的大凹部，且具有深度D2为240μm、在金属表面的开口的短径W2S为260μm、长径W2L为460μm的小凹部的金属光蚀刻制品9(图2E)。
并且，金属光蚀刻制品的D为500μm，0.5×W1S＜D1＜D为260＜300＜500μm，0.5×W2S＜D2＜D为130＜240＜500，1.7×W2S＜W1S＜5×W2S为442＜460＜1300μm，0.5×D2＜D1＜1.5×D2为120＜300＜360μm。
<实施例6>
图3A至图3E为以剖面表示本实施例6的制造方法的步骤的示意说明图。对厚度为500μm的铁系金属材料基板1进行碱脱脂，并两面涂布膜厚为10μm的正型光致抗蚀剂PMER P-RH300PM(东京应化工业公司制造)。然后，通过以770×270μm间距开孔形成510×180μm(大凹部用)的狭缝图案和80×180μm(小凹部用)的狭缝图案的第一光掩模在表面进行紫外线曝光。接着，通过碱水溶液的喷雾显影，形成与第一光掩模相同尺寸的用于一次蚀刻步骤的正型光致抗蚀剂2的图案(图3A)。
作为一次蚀刻步骤，在50℃温度下、0.3MPa压力下使用氯化亚铁蚀刻液进行喷雾蚀刻直至侧面蚀刻达到20μm，形成一次蚀刻后的半蚀刻部分3(图3B)。然后，水洗后浸渍于60℃温度、3重量％的苛性钠水溶液中，剥离正型光致抗蚀剂。
接着，涂布膜厚为8μm的正型电沉积光致抗蚀剂4(ゾンネEDUVP-500，关西涂料公司制造)。接着通过具有以770×270μm的间距开孔形成110×210μm的狭缝图案的遮光部分的第二光掩模进行曝光。曝光是以150mJ/cm2的强度进行的，在140℃温度下热处理15分钟之后，以35℃、1重量％的碳酸钠水溶液进行喷雾显影，由此在大凹部内的抗蚀剂中形成开口部7(图3C)。
进而，作为二次蚀刻步骤，在50℃温度下、在0.3MPa的压力下，使用氯化亚铁蚀刻液进行喷雾蚀刻，得到蚀刻部分8(参照图3D)。然后，剥离抗蚀剂，制造具有深度D1为170μm、在金属表面的开口的短径W1S为220μm、长径W1L为550μm的大凹部，且具有深度D2为110μm、在金属表面的开口的短径W2S为120μm、长径W2L为220μm的小凹部的金属光蚀刻制品9(图3E)。
并且，金属光蚀刻制品的D为500μm，0.5×W1S＜D1＜D为110＜170＜300，0.5×W2S＜D2≤D为60＜110＜300μm，W2S＜W1S＜2.0×W2S为120＜220＜240μm，0.2×D1＜W2S＜0.8×D1为34＜120＜136。
根据本发明，通过防止侧面蚀刻的进行，通过选择性地向深度方向(深层方向)进行蚀刻的各向异性蚀刻，即，包含反复涂布电沉积光致抗蚀剂的步骤的多阶段蚀刻，如同高精度设计的那样，得到飞跃性的高蚀刻因子。并可以对板厚较厚的金属材料进行深蚀刻，从而能够提供迄今为止不能达到的高纵横比、高精度且具有异形的剖面形状的金属图案的金属蚀刻制品。
权利要求
1.一种金属光蚀刻制品，其在面内具有至少一个短径为W1S、长径为W1L、深度为D1的大凹部，且在所述大凹部的至少一个中具有一个或多个凹部，其中最小的小孔的短径为W2S、长径为W2L、深度为D2时，具有以下尺寸D1+D2＝板厚D，以及0.02mm≤D≤2mm、0.4×D＜W1S＜D、0.2×D＜W2S＜0.8×D。
2.一种金属光蚀刻制品，其在面内具有至少一个短径为W1S、长径为W1L、深度为D1的大凹部和短径为W2S、长径为W2L、深度为D2的小凹部的组合，且具有以下尺寸0.02mm≤D≤2mm，0.5×W1S＜D1＜D、0.5×W2S＜D2＜D、1.7×W2S＜W1S＜5×W2S、0.5×D2＜D1＜1.5×D2。
3.一种金属光蚀刻制品，其在面内具有至少一个短径为W1S、长径为W1L、深度为D1的大凹部和短径为W2S、长径为W2L、深度为D2的小凹部的组合，且具有以下尺寸0.02mm≤D≤2mm，0.5×W1S＜D1≤D、0.5×W2S＜D2≤D、W2S＜W1S＜2.0×W2S、0.2×D1＜W2S＜0.8×D1。
4.一种具有加工部的金属光蚀刻制品，其中加工部具有金属图案，所述金属图案在金属层的表层侧具有通过一次蚀刻形成的侧壁、并具有沿通过一次蚀刻形成的侧壁在膜厚方向上延续的并通过使用了电沉积抗蚀剂的1次或多次蚀刻形成的至少一个侧壁，所述金属图案还具有与一次蚀刻所形成的凹部有不同形状的并通过二次蚀刻或其后的蚀刻形成的凹部的形状。
5.一种具有加工部的金属光蚀刻制品，其中加工部具有金属图案，所述金属图案在金属层的表层侧具有通过一次蚀刻形成的侧壁、并具有沿通过一次蚀刻形成的侧壁的膜厚方向延续的并通过进一步使用了电沉积抗蚀剂的1次或多次的蚀刻形成的至少一个侧壁的复杂的立体形状，且金属图案的开孔部的蚀刻因子为2.6或以上。
6.一种金属光蚀刻制品的制造方法，包含下列步骤准备金属基板，在其至少一部分上设置光致抗蚀剂层的步骤，通过曝光和显影在光致抗蚀剂层中设置一个或多个开口部的步骤，和进行一次蚀刻形成与所述开口部相对应的凹部的步骤，且包含以下步骤设置电沉积光致抗蚀剂层的步骤，通过曝光和显影存在于至少一个凹部内的电沉积光致抗蚀剂层中设置至少一个开口部的步骤，以及进行二次蚀刻的步骤。
7.根据权利要求6所述的金属光蚀刻制品的制造方法，其中进一步多次并反复进行下列步骤设置所述电沉积光致抗蚀剂层的步骤，设置至少一个开口部的步骤，和进行二次蚀刻的步骤。
8.根据权利要求6所述的金属光蚀刻制品的制造方法，其中所述至少一部分为金属基板的一个面和两个面中的任何之一，且电沉积光致抗蚀剂为正型光致抗蚀剂。
9.根据权利要求6所述的金属光蚀刻制品的制造方法，其中包含在一次蚀刻之后清除光致抗蚀剂层的步骤。
10.根据权利要求6所述的金属光蚀刻制品的制造方法，其中次数越增加通过曝光所设置的开口部就变得越小。
11.根据权利要求6所述的金属光蚀刻制品的制造方法，其中包含以下步骤准备金属基板，并在两个面上设置光致抗蚀剂层的步骤，通过曝光和显影在表面的光致抗蚀剂层中设置一个或多个大开口部，并在背面的光致抗蚀剂层中设置一个或多个与大开口部的位置相对应的小开口部的步骤，进行一次蚀刻形成与所述开口部相对应的凹部的步骤，且所述制造方法包含反复进行下述3个步骤，得到表面和底面贯通的孔穴的步骤设置电沉积光致抗蚀剂层的步骤，通过曝光与显影在至少一个凹部内的电沉积光致抗蚀剂层中设置至少一个开口部的步骤，和进行二次蚀刻的步骤。
12.根据权利要求6所述的金属光蚀刻制品的制造方法，其中包含以下步骤准备金属基板，在一个面上设置光致抗蚀剂层的步骤，通过曝光和显影在光致抗蚀剂层中设置一个或多个大开口和小开口部的步骤，进行一次蚀刻形成凹部的步骤，且所述制造方法包含反复进行下述3个步骤设置电沉积光致抗蚀剂层的步骤；通过曝光与显影在大凹部与小凹部的至少之一的凹部内的电沉积光致抗蚀剂层中设置至少一个开口部的步骤；和进行二次蚀刻的步骤。
13.一种具有复杂立体形状的金属光蚀刻制品的制造方法，其特征在于在金属表面涂布光致抗蚀剂，使用第一光掩模进行曝光、显影，形成开孔有开孔部图案的光致抗蚀剂并进行一次蚀刻，将一次蚀刻中所使用的光致抗蚀剂剥膜之后，在整个面涂布电沉积抗蚀剂，将具有与第一光掩模不同的图案的第二光掩模与前次蚀刻所制造的一次蚀刻孔对齐，然后通过使用平行光源进行曝光、显影、蚀刻，相对于蚀刻因子为2.6或以上的开孔尺寸得到具有孔较深的蚀刻形状。
全文摘要
本发明提供一种具有加工部的金属光蚀刻制品，其中所述加工部具有金属图案，所述金属图案在金属层的表层侧具有通过一次蚀刻形成的侧壁、并具有沿一次蚀刻形成的侧壁在膜厚方向上是延续的并通过使用了电沉积抗蚀剂的1次或多次蚀刻形成的至少一个侧壁，并且所述金属图案还具有与通过一次蚀刻形成的凹部不同形状的并通过二次蚀刻或其后的蚀刻形成的凹部的形状。
文档编号H01L23/495GK1738927SQ20048000236
公开日2006年2月22日 申请日期2004年1月16日 优先权日2003年1月17日
发明者上田龙二, 田中聪, 古贺修, 高城总夫, 松泽宏, 小野田祐介, 赤尾慎吾 申请人:凸版印刷株式会社