专利名称：模仁及其制作方法
技术领域：
本发明涉及一种模仁及其制作方法，尤其涉及一种用于成型微型光学元件的模仁及其制 作方法。
背景技术：
目前应用于手机镜头模组中的光学元件，例如透镜等大都采用射出成型方式来制作。而 手机设计均以轻薄短小为设计目标，其要求手机镜头模组中的各光学元件的厚度降低，整体 厚度及尺寸大小要求也越来越苛刻。微形光学元件亦逐渐进入纳米尺度，具体可参见Jian J"im Wang在the 14th Annual Wireless and Optical Communications Conference (April 22-23， 2005)上发表的"Redefine Optical Device' s Integration and Manufacturing through Nano-Engineering，， 一文。
然而当微形光学元件逐渐趋向纳米尺度时，制作尺寸匹配的模具变得越来越困难。虽然 业界也发展出一些替代性技术来制作微形透镜，例如，光阻热回流法，灰度光罩法等。然而 这些方法效率远不能达到实用阶段，且其成本也居高不下。
发明内容
以下将以实施例说明一种可用于成型微形光学元件且易于加工的模仁及其制作方法。
一种模仁，其包括 一层基材，多个分布于所述基材一表面且相互分离的催化剂层图形 ，所述催化剂层图形具有预定形状的外表面，所述催化剂层外表面以无电镀的方法形成有其 外表面与所述催化层外表面形状相同的成型部，所述催化剂层对所述成型部的无电镀步骤具 有催化作用。
一种制作模仁的方法，其包括提供一层基材；于所述基材上形成一层催化剂层；图案 化所述催化剂层以形成多个相互分离的催化剂层图形；在所述催化剂层图形上形成预定形状 的外表面；及采用无电镀的方法在所述多个具有预定形状外表面上生长金属层以得到模仁。
所述的模仁及其制作方法中，首先得到具有预定形状外表面的催化剂层，接着在催化剂 层外表面上采用无电镀的方法生长金属层以得到具有预定形状的模仁，其可充分利用微影法 的高解析度以及无电镀制程的低本，可快速、精确制作适用于微型光学元件成型的模仁。
图1是本技术方案提供的模仁制作方法流程图。图2是图1的方法各步骤示意图。
具体实施例方式
请参阅图1与图2 ，本技术方案提供的模仁制作方法包括以下步骤
步骤l，提供一基材IO。本实施例中基材10选用硅晶圆，其厚度可介于20微米到500微米 之间，直径介于100厘米至300厘米之间。基材10的材质并无特殊限制，其对相应的无电镀不 具有催化作用且可经受无电镀溶液的腐蚀即可。例如，如果要制作镍材质的模仁，基材10对 镍的无电镀溶液不具有催化作用且不与所述无电镀溶液反应，因此当基材10置于镍的无电镀 溶液中时基材10表面没有镍层沉积。
为提高制程良率及最终所得模仁的品质，硅晶圆一般要经过清洗制程。例如采用各种高 纯度的化学溶液进行湿式化学清洗(Wet Chemical Cleaning),当然各种更加先进的清洗制 程技术，如干洗制程技术(Dry Clean),气相清洗制程技术(Vapor Cleaning Process)等均 可用于清洗硅晶圆。
步骤2，在基材10的一表面上形成催化剂层20。催化剂层20的厚度可介于0. 5微米到10微 米之间。本实施例中，催化剂层20为镍镀层，其厚度为l微米，催化剂层20可采用电子束蒸 镀的方法形成。为了提高催化剂层20与基材10之间的结合力，在形成催化剂层20之前，还可 在基材10表面蒸镀一层中间层22，中间层22可为铬镀层，其厚度可介于O. l微米到5微米之间 ，本实施例中其厚度为0.2微米。可以理解，通过靶材的切换，铬镀层22与催化剂层20可在 同一蒸镀装置中生长，即首先遮蔽生长催化剂层20的靶材以沉积中间层22，接下来遮蔽生长 中间层22的靶材以在中间层22上沉积催化剂层20。除了电子束蒸镀，其他合适的制程技术例 如溅镀同样可以用来生长中间层22与催化剂层20。
步骤3，图案化催化剂层20以形成多个催化剂层图形24。
本实施例中，催化剂层图形24采用微影法制作。请参阅图2，首先，在催化剂层20表面 涂布光阻层30。光阻层30可采用刷涂或者旋涂的方法形成在催化剂层20表面。为了加速光阻 层30中的溶剂挥发，在涂布完成后还可进行一软烤步骤。具体的，可将基材10放在90到100 摄氏度的加热板上或烤箱中加热l分钟左右。
其次，采用光罩40对光阻层30进行曝光处理。光罩40中形成有多个通孔42。为了提高曝 光的解析度，曝光时可采用波长较短的紫外光。紫外光穿过光罩40中的通孔42而使光阻层 30中相应的部分发生光致化学反应而分解(对应于正光阻)或交联(对应于负光阻)。
曝光之后对光阻层30进行显影处理，本实施例中采用的是正光阻，因此被紫外光照射的 部分被移除从而形成图案化的光阻层32。显影之后，对图案化的光阻层32进行硬烤(Hard Baking)以增加光阻层32的厚度以及 抗腐蚀能力，从而有利于后续的蚀刻制程。具体地，可将基材10置于120摄氏度的加热板( Hot Plate)上或烤箱中加热2分钟左右。经过硬烤后，光阻层32中的树脂成份完全硬化。
接着分别采用不同的蚀刻液先后蚀刻催化剂层20与中间层22，催化剂层20以及中间层 22中被光阻层32保护的部分保留下来而其余的部分被蚀刻掉。本实施例中，催化剂层20对过 蚀刻之后形成多个催化剂层图形20a，中间层经过蚀刻之后形成多个中间层图形22a。
蚀刻之后采用一溶剂例如丙酮将光阻层32去除。去除光阻层32后，保留下来图案化的催 化剂层20以及中间层22，且图案化催化剂层20与中间层22图案相互对应。
步骤4、处理每个催化剂层图形20a以形成具有预定的形状的外表面26。可以理解，催化 剂层图形20a的外表面形状与最终所要得到的模仁形状相对应。例如，最终要得到球面模仁 ，则催化剂层图形20a同样需要具有球形的外表面26。最终要得到非球面模仁则催化剂层图 形20a需要具有非球面的外表面26。具体地，外表面26在制作技术上可以采用激光束直写、 电子束直写、离子束直写、或者灰阶光罩微影法。激光束直写、电子束直写、离子束直分别 指采用激光束、电子束、离子束攻击催化剂层图形20a表面，使被轰击的部分蒸发，由于激 光束、电子束、离子束可以精确控制，因此可以直接形成所想要的图案。灰阶光罩微影法利 用光罩之通光量在不同位置上的变化，使得在经过光学投影系统的曝光后涂布在催化剂层图 形上的光阻得到曝光强度在不同位置上的分布，因此在光阻中的光活性化合物(Photo Active Compound, PAC)的浓度将产生对应光强度分布的浓度分布，再经过显影后，催化剂 层图形20a上的光阻就会依PAC浓度的分布而产生灰阶的光阻图案，定影后以活性离子的非等 向性蚀刻即可蚀刻出灰阶的结构。
步骤5、以无电镀的方法在所述催化剂层图形20a表面上生长金属层以形成相应的成型部 50。本实施例中，所述无电镀可选用镍无电镀。在无电镀过程中，由于催化剂层图形20a的 自催化作用，镍金属粒子不断的在催化剂层图形20a表面析出并沉积于催化剂层图形20a的外 表面而最终形成成型部50。由于基材10不具有催化作用，金属粒子仅沉积在催化剂层图形 20a的外表面而不沉积在基材10上，因此只要无电镀的时间控制得当，成型部50之间是相互 分离的。 一般来说，由于无电镀的金属沉积过程是各向同性的，因此催化剂层图形20a外表 面的形状会决定成型部50的最终形状，例如，如果催化剂层图形20a为球面，则最终会得到 半球形的成型部50;如果催化剂层图形20a为非球面，则最终会得到非球面的成型部50。
为了提高成型部50的耐久性，还可进一步在成型部50表面形成一层硬膜，例如SiC膜层 或类金刚石膜。所述硬膜可以采用溅镀的方法形成于成型部50的表面。本实施例中，对中间层22同样进行了蚀刻，然而可以理解，还可仅蚀刻催化剂层20，而 不对中间层22进行蚀刻。如此则最终得到的成型部部分会与中间层22的上表面接触，成型部 50与基材10之间的结构力得以提高。
最终得到的模仁包括一层基材IO，其一表面上分布有多个催化剂层图形24，每个催化剂 层图形24表面包覆有相应的成型部50。每个成型部50覆盖一个相应的催化剂层图形24且相互 之间分离。可选的，每个成型部50的表面还可形成一层硬膜，例如SiC膜层或类金刚石膜。
所述的模仁制作方法可采用微影法以及无电镀的方法批量制作出具有多个成型部50的模 仁，由于微影法的高效率、高解析度以及低成本，使得制作适宜于成型微型光学元件的模具 更加容易，相应的加工微型光学元件的效率以及成本得以提高。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化。当然，这些依据本发明精神所 做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
权利要求
1.一种制作模仁的方法，其包括提供一层基材；于所述基材上形成一层催化剂层；图案化所述催化剂层以形成多个相互分离的催化剂层图形；在所述催化剂层图形上形成预定形状的外表面；及采用无电镀的方法在所述多个具有预定形状外表面上生长金属层以得到模仁。
2.如权利要求l所述的制作模仁的方法，其特征在于，所述催化剂层与所述金属层材质相同。
3.如权利要求l所述的制作模仁的方法，其特征在于，所述催化剂层图形以微影法于所述催化剂层中形成。
4.如权利要求l所述的制作模仁的方法，其特征在于，在所述催化剂层图形上形成外表面时采用激光束直写、离子束直写、电子束直写、或者灰阶光罩微影法
5.如权利要求l所述的制作模仁的方法，其特征在于，在形成所述 催化剂层之前于所述基材上形成一层中间层。
6. 一种模仁，其包括 一层基材，多个分布于所述基材一表面且相 互分离的催化剂层图形，所述催化剂层图形具有预定形状的外表面，所述催化剂层外表面以 无电镀的方法形成有其外表面与所述催化层外表面形状相同的成型部，所述催化剂层对所述 成型部的无电镀步骤具有催化作用。
7.如权利要求6所述的模仁，其特征在于，所述催化剂层图形与所 述基材之间具有一中间层。
8.如权利要求7所述的模仁，其特征在于，所述中间层为铬镀层。
9.如权利要求6所述的模仁，其特征在于，所述催化剂层图形包括镍。
10 如权利要求6所述的模仁，其特征在于，每个成型部表面形成有 SiC膜层或类金刚石碳膜层。
全文摘要
本发明涉及一种模仁及其制作方法。所述模仁包括一层基材，多个分布于所述基材一表面且相互分离的催化剂层图形，所述催化剂层图形具有预定形状的外表面，所述催化剂层外表面以无电镀的方法形成有其外表面与所述催化层外表面形状相同的成型部，所述催化剂层对所述成型部的无电镀步骤具有催化作用。所述的模仁及其制作方法可充分利用微影法的高解析度以及无电镀制程的低本，从而可快速、精确制作适用于微型光学元件成型的模仁。
文档编号G03F7/00GK101598843SQ20081030200
公开日2009年12月9日 申请日期2008年6月4日 优先权日2008年6月4日
发明者庄信弘 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