專利名稱：孔結(jié)構(gòu)及其加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有深的、微小通孔的孔結(jié)構(gòu)及其加工方法。
背景技術(shù)：
具有微小通孔的孔結(jié)構(gòu)可通過各種加工方法來進(jìn)行加工。最普通的加工方法是通過鉆削來形成孔的機(jī)械加工(切削)方法。最近，由于加工刀具的發(fā)展，已可鉆削直徑大約為60微米的微孔。
另一種加工方法是腐蝕法。腐蝕是一種化學(xué)加工方法，其通過有選擇地將工件特別是金屬板在酸溶液中溶解來形成所需要的孔。與機(jī)械加工相比，腐蝕化學(xué)加工方法不僅可形成圓形孔，而且還可形成其它形狀的孔，例如矩形或三角形孔。
另外一種方法是在板狀工件上沖壓出孔的沖壓法。沖壓是利用所需形狀的壓模在板狀工件上沖壓出孔的方法，其特別適合于加工薄板工件。另外，由于其可在一次加工中同時(shí)形成很多的孔，因而生產(chǎn)率較高。
以上所有的方法都是在工件上加工出孔。另外的一種方法是在需要形成孔的部分以外的部分來生成材料從而制成孔結(jié)構(gòu)。這樣的一種加工方法就是所謂的電成型加工。電成型是利用電鍍技術(shù)來形成相應(yīng)的結(jié)構(gòu)的一種加工方法。
下面將描述兩種現(xiàn)有技術(shù)的電成型方法。將結(jié)合附圖18(a)和18(b)來描述第一種現(xiàn)有技術(shù)的電成型方法。首先，將絕緣感光材料530附著在導(dǎo)電基體520上。最好，附著的感光材料530的厚度約為1微米。利用普通的光刻技術(shù)將感光材料530模制成所需的形狀(例如圓形)。
其次，將電成型材料510通過電成型技術(shù)沉積到感光材料530所附著的導(dǎo)電基體520上。從本質(zhì)上來說，電成型技術(shù)是利用電鍍的原理；因此，沉積的電成型材料510從沒有感光材料530的部分沿箭頭所示的方向均質(zhì)地鍍覆而成。電成型材料510通過鍍覆生成，直到獲得所需的形狀(如圖18(b)中虛線所示)為止。
最后，除去基體520和感光材料530就完成了對(duì)圖18(a)所示孔結(jié)構(gòu)的加工。圖18(a)是由第一種電成型方法加工出的孔結(jié)構(gòu)510的橫截面圖。
孔結(jié)構(gòu)510的每個(gè)通孔511具有類似由里向外翻的傘狀內(nèi)部形狀，其具有一個(gè)小開口端和一個(gè)大開口端。由于電成型是均質(zhì)地鍍覆而成，因此，通孔的大開口端的尺寸d2由孔結(jié)構(gòu)510的厚度而定。這里，當(dāng)感光材料530很薄時(shí)，可認(rèn)為孔結(jié)構(gòu)510的厚度等于通孔的深度t。特別是，通孔大開口端的尺寸d2與通孔的深度t之間的關(guān)系以及通孔的大開口端的尺寸d2與每個(gè)通孔之間的距離b之間的關(guān)系由下式表示d2＝d1+2×tb＞d1+2×t因此，對(duì)于第一種電成型方法，不可能使通孔511的深度大于其大開口端尺寸d2的一半。而且，不可能使每個(gè)通孔511之間的距離b小于其深度t的兩倍。
在d1＝t的情況下，由以上的公式可推得d2＞3t。在此情況下，當(dāng)通孔小開口端的面積為s1，大開口端的面積為s2時(shí)，比率(s2/s1)＞9，而不可能使比率(s2/s1)等于或小于9。
下面將結(jié)合附圖19(a)-19(e)來描述第二種現(xiàn)有技術(shù)的電成型方法。首先，將感光材料640以相對(duì)較厚的厚度附著在導(dǎo)電基體620上(見圖199a))。感光材料640的厚度必須比所要加工的孔結(jié)構(gòu)610的深度要大。
然后，將感光材料640有選擇地暴露于穿過暴露屏障630的紫外線下，從而使紫外線只從所需的部分經(jīng)過(見圖19(b))。這種暴露法與通常在LSI加工過程中所采用的方法類似，被稱為正面暴露法。
然后，利用一個(gè)特定的顯影機(jī)來使感光材料顯影，從而形成模型抗蝕層650(見圖19(c))。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，由該方法所形成的模型尺寸dr不小于抗蝕層650的厚度tr。為形成較小的模型，就必須減小抗蝕層650的厚度tr。
然后，通過在基體620上進(jìn)行電成型來形成孔結(jié)構(gòu)610(見圖19(d))。
最后，將基體620和抗蝕層650從孔結(jié)構(gòu)610上去掉(見圖19(e))。整個(gè)孔結(jié)構(gòu)610中的每個(gè)通孔611具有與抗蝕層650形狀相匹配的內(nèi)部形狀。因此，通孔611的開口端尺寸與抗蝕層650的模型尺寸dr相同，而通孔611的深度t不大于抗蝕層650的厚度tr。因此，整個(gè)孔結(jié)構(gòu)中的通孔611的深度t總是小于其開口端的尺寸d。
如前所述，采用鉆削的機(jī)械加工方法不能形成直徑小于60微米的通孔。而且，通孔開口端的形狀局限于圓形或橢圓形。另外，通孔必須一個(gè)一個(gè)地形成，因此，生產(chǎn)率很低。
而對(duì)于腐蝕法，其所形成的通孔開口端尺寸由腐蝕形成的孔的深度確定。也就是，不可能使通孔的深度大于其開口端的尺寸。因此，不可能形成深的通孔。
沖壓法也不可能使通孔的深度大于其開口端的尺寸。因此，其不可能形成深的微小通孔。另外，沖壓法需要工件具有足夠的強(qiáng)度來承受形成通孔所需施加的巨大壓力。但是，當(dāng)每個(gè)通孔之間的距離較小時(shí)，工件就不能承受較大的壓力。因此，在加工小間距通孔時(shí)，就不可能采用沖壓法。
在由第一種現(xiàn)有技術(shù)的電成型法來加工孔結(jié)構(gòu)的情況下，每個(gè)通孔具有獨(dú)特的曲線形內(nèi)部形狀，如圖18(a)所示，其曲率半徑大致與通孔的深度t相等。因此，盡管可將其一個(gè)開口端的尺寸d1加工得較小，但也不能使另一開口端的尺寸d2小于通孔深度t的兩倍。換句話說，不可能使通孔深度大于其大開口端的尺寸d2。另外，也不可能使通孔的間距b小于其深度t的兩倍。也就是，不可能按照減小了的間距來布置通孔。
另外，在由第二種現(xiàn)有技術(shù)的電成型方法來加工孔結(jié)構(gòu)的情況下，如圖19(e)所示，不可能使通孔的深度t大于其大開口端的尺寸d2。
如上所述，在現(xiàn)有技術(shù)中，沒有一種加工方法可加工出形成具有微小開口端的深通孔的孔結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的一個(gè)目的就是提供一種孔結(jié)構(gòu)及其加工方法，該孔結(jié)構(gòu)可形成具有微小開口端的深通孔。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種一次可加工多個(gè)孔從而提高了生產(chǎn)率的孔結(jié)構(gòu)加工方法。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種加工方法，該加工方法可反復(fù)進(jìn)行一種加工孔結(jié)構(gòu)的加工方法，該孔結(jié)構(gòu)可形成具有微小開口端的深通孔。

發(fā)明內(nèi)容為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的孔結(jié)構(gòu)加工方法包括以下的步驟在透明基體上以規(guī)定的圖案形成一個(gè)導(dǎo)電不透明層；在透明基體的形成導(dǎo)電不透明層的一側(cè)上形成一層不溶解感光材料；從透明基體不形成導(dǎo)電不透明層的另外一側(cè)對(duì)不溶解感光材料進(jìn)行曝光；使不溶解感光材料顯影并由此而形成與規(guī)定圖案相匹配的抗蝕層；通過在形成抗蝕層的一側(cè)進(jìn)行電鍍而形成孔結(jié)構(gòu)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的孔結(jié)構(gòu)包括通孔，該通孔具有第一開口端和尺寸不小于第一開口端的第二開口端，其中，孔結(jié)構(gòu)通過背面暴露法和電成型法制成，通孔具有與抗蝕層的形狀相對(duì)應(yīng)的內(nèi)部形狀，第二開口端的尺寸d不小于2微米且不大于50微米，通孔的深度t大于d但不大于15d。
另外，為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的孔結(jié)構(gòu)包括通孔，該通孔具有第一開口端和尺寸不小于第一開口端的第二開口端，其中，第二開口端的尺寸d不小于2微米且不大于50微米，通孔的深度t大于d但不大于15d。
最好，第二開口端的面積s2與第一開口端的面積s1的比值(s2/s1)不小于1且不大于9。
而且，通孔內(nèi)壁與通孔中心線的夾角θ不小于0°且不大于12°。
本發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，通過利用背面暴露法，可提供一種孔結(jié)構(gòu)及其加工方法，該孔結(jié)構(gòu)具有帶微小開口端的深通孔。另外，根據(jù)本發(fā)明，不僅可設(shè)計(jì)和加工具有圓形或橢圓形開口端的通孔，而且還可設(shè)計(jì)和加工利用鉆削這樣的機(jī)械加工方法(切削方法)所不能加工的具有多邊形開口端的通孔。
另外，根據(jù)本發(fā)明，通過利用背面暴露法，可提供一種一次可加工成多個(gè)通孔因而提高了生產(chǎn)率的孔結(jié)構(gòu)加工方法。
而且，根據(jù)本發(fā)明，可提供一種加工方法，該加工方法可重復(fù)進(jìn)行上述的孔結(jié)構(gòu)加工方法，并因此而加工出具有帶微小開口端的深通孔的孔結(jié)構(gòu)。在此孔結(jié)構(gòu)中，形成于多個(gè)結(jié)構(gòu)中的通孔相互連接在一起而形成一個(gè)深的通孔。

圖1(a)是本發(fā)明第一種加工方法的形成圖案步驟的示意圖，圖1(b)是涂覆步驟的示意圖，圖1(c)是暴露步驟的示意圖，圖1(d)是顯影步驟的示意圖，圖1(e)是電成型步驟的示意圖。
圖2(a)是由本發(fā)明第一種加工方法制成的孔結(jié)構(gòu)的橫截面圖，圖2(b)是圖2(a)所示結(jié)構(gòu)的透視圖。
圖3(a)是利用正面暴露方法的暴露步驟的示意圖，圖3(b)是圖3(a)所示步驟中形成的抗蝕層結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖4(a)是由本發(fā)明第一種加工方法制成的另一個(gè)孔結(jié)構(gòu)的橫截面圖，圖4(b)是與圖4(a)相對(duì)應(yīng)的抗蝕層結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖5(a)是由本發(fā)明第一種加工方法制成的另一個(gè)孔結(jié)構(gòu)的橫截面圖，圖5(b)是與圖5(a)相對(duì)應(yīng)的抗蝕層結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖6是由本發(fā)明第一種加工方法制成的又一個(gè)孔結(jié)構(gòu)的橫截面圖。
圖7是由本發(fā)明第一種加工方法制成的另一個(gè)孔結(jié)構(gòu)的橫截面圖。
圖8(a)是本發(fā)明第二種加工方法的形成圖案步驟的示意圖，圖8(b)是涂覆步驟的示意圖，圖8(c)是暴露步驟的示意圖，圖8(d)是顯影步驟的示意圖，圖8(e)是電成型步驟的示意圖。
圖9(a)是本發(fā)明第二種加工方法的第二抗蝕層去除步驟的示意圖，圖9(b)是第二形成圖案步驟的示意圖，圖9(c)是第二暴露步驟的示意圖，圖9(d)是第二顯影步驟的示意圖，圖9(e)是第二電成型步驟的示意圖，圖9(f)是由第二加工方法制成的孔結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖10(a)是本發(fā)明第二種加工方法的第n抗蝕層去除步驟的示意圖，圖10(b)是第n形成圖案步驟的示意圖，圖10(c)是第n暴露步驟的示意圖，圖10(d)是第n顯影步驟的示意圖，圖10(e)是第n電成型步驟的示意圖，圖10(f)是由第二加工方法制成的另一個(gè)孔結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖11是本發(fā)明孔結(jié)構(gòu)的第一應(yīng)用實(shí)例的示意圖。
圖12是本發(fā)明孔結(jié)構(gòu)的第二應(yīng)用實(shí)例的示意圖。
圖13是本發(fā)明孔結(jié)構(gòu)的第三應(yīng)用實(shí)例的示意圖。
圖14是本發(fā)明孔結(jié)構(gòu)的第四應(yīng)用實(shí)例的示意圖。
圖15是本發(fā)明孔結(jié)構(gòu)的第五應(yīng)用實(shí)例的示意圖。
圖16是本發(fā)明孔結(jié)構(gòu)的第六應(yīng)用實(shí)例的示意圖。
圖17是本發(fā)明孔結(jié)構(gòu)的第七應(yīng)用實(shí)例的示意圖。
圖18(a)是由第一種現(xiàn)有技術(shù)的電成型方法制成的孔結(jié)構(gòu)的橫截面圖，圖18(b)是用于解釋第一種現(xiàn)有技術(shù)電成型方法的示意圖。
圖19(a)是第二種現(xiàn)有技術(shù)的電成型方法的涂覆步驟的示意圖，圖19(b)是暴露步驟的示意圖，圖19(c)是顯影步驟的示意圖，圖19(d)是電成型步驟的示意圖，圖19(e)是剝除步驟的示意圖。
具體實(shí)施方式下面將對(duì)本發(fā)明的第一種加工方法進(jìn)行描述。
圖1是本發(fā)明第一種加工方法的示意圖。首先，如圖1(a)所示，將導(dǎo)電的不透明層30以所需的形狀形成在一個(gè)透明的基體20上，并形成一定圖案。形成圖案可采用通常用于LSI加工過程的光刻和腐蝕技術(shù)來進(jìn)行。利用這些技術(shù)，就可形成微米級(jí)精度的圖案。
在圖示實(shí)施例中，透明基體20采用的是厚度為0.4mm的硼硅酸鹽玻璃。導(dǎo)電的不透明層30由多層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，該多層結(jié)構(gòu)由一個(gè)0.05微米厚的鉻(Cr)膜形成的下層(位于透明基體20側(cè))和一個(gè)0.2微米厚的金(Au)膜形成的上層構(gòu)成。導(dǎo)電的不透明層30的上層和下層通過濺鍍技術(shù)來形成，濺鍍是一種真空膜噴鍍技術(shù)。然后，利用光刻和腐蝕技術(shù)腐蝕出直徑為20微米、圓心之間的距離為40微米(也就是孔間距為40微米)的圓孔，從而形成圖案。
然后，如圖1(b)所示，將不溶解的感光材料40以特定的厚度沉積到導(dǎo)電的不透明層30所處的透明基體20的同一側(cè)面上。在圖示實(shí)施例中，不溶解的感光材料40采用JSR制造的負(fù)性抗蝕劑THB-130N(商標(biāo)名)，并通過旋涂將其沉積到厚度為60微米。旋涂以1000rpm的速度進(jìn)行10秒鐘。
然后，如圖1(c)所示，對(duì)不具有導(dǎo)電的不透明層30的透明基體20的另外一個(gè)側(cè)面照射紫外線(UV)。這樣，不溶解的感光材料40就暴露于穿過透明基體20的紫外線下。在圖示實(shí)施例中，紫外線照射不溶解的感光材料40的能量密度為450mJ/cm2。在此情況下，在暴露過程中，由于形成圖案的導(dǎo)電不透明層30形成一個(gè)屏障，因此，不溶解的感光材料40就按照導(dǎo)電的不透明層30所形成的圖案暴露給紫外線。如前所述，圖案由直徑為20微米且中心間距為40微米的圓形腐蝕孔組成。如前述的那樣，形成于透明基體上的不溶解感光材料從前述透明基體下方進(jìn)行暴露，這被稱為背面暴露法。相反，形成于透明基體上的不溶解感光材料從形成不溶解感光材料的同一側(cè)進(jìn)行暴露則被稱為正面暴露法。
不溶解感光材料40是一種只在暴露區(qū)域不溶解的材料。因此，在圖1(c)所示的暴露步驟之后的顯影步驟中，不溶解感光材料40的未暴露的部分就被除去，而留下圖1(d)所示的抗蝕層50。顯影采用的是特別適合于JSR生產(chǎn)的負(fù)性抗蝕劑THB-130N(商標(biāo)名)的液體顯影劑，顯影在液體溫度為40℃下進(jìn)行2分鐘。
抗蝕層50的圖案與導(dǎo)電不透明層30的圖案相匹配。因此，抗蝕層50基本上類似圓柱形，也就是，其底部(與透明基體20相接觸的側(cè)面)為直徑20微米的圓形，頂部是略小于底部的圓形，高度為60微米?？刮g層50的形狀不是嚴(yán)格的圓柱形的一個(gè)原因可能是紫外線在導(dǎo)電不透明層30的邊緣受到衍射并向內(nèi)彎曲。另一個(gè)原因可能是紫外線的暴露量隨著到抗蝕層50頂部距離的減小而減小，并使不溶解感光材料40易于顯影。
抗蝕層50可形成如此高度的原因是由于采用了背面暴露法。因此，當(dāng)不溶解感光材料40進(jìn)行暴露時(shí)，顯影的抗蝕層就逐漸朝著其與暴露給射線的端部相反的一端變薄。因此，如果象圖3(a)所示采用正面暴露法，顯影的抗蝕層就會(huì)象圖3(b)所示的那樣朝著其底部變薄。如果抗蝕層的底部變薄，抗蝕層就易于破壞，并不能用作抗蝕層。這種現(xiàn)象在抗蝕層高度增大的情況下變得尤為突出。因此，對(duì)于正面暴露法，不可能形成高于其寬度的抗蝕層。相反，如果采用背面暴露法，由于抗蝕層朝其頂部變薄，因此可獲得較高的抗蝕層。
然后，如圖1(e)所示，通過在導(dǎo)電不透明層30上進(jìn)行電成型來制得孔結(jié)構(gòu)10。電成型是一種通過電鍍來將鍍層材料鍍覆到電極表面從而制成結(jié)構(gòu)的方法。在圖1(e)中，鍍層材料鍍覆在導(dǎo)電不透明層30上，在電成型過程中，導(dǎo)電不透明層30作為電極使用。由于鍍層材料不沉積在抗蝕層50上，因此，就可在那里形成圖示的具有通孔100的孔結(jié)構(gòu)10，每個(gè)通孔的內(nèi)部形狀都與抗蝕層50的形狀相匹配。在圖示實(shí)施例中，通過Ni電成型來制成厚度為50微米的鎳(Ni)制孔結(jié)構(gòu)。
在Ni電成型過程中，采用氨基磺酸(sulphamic acid)Ni來作為鍍層材料，且電成型是在50℃的水溶液中以電流密度為1A/dm2進(jìn)行5小時(shí)。這里，導(dǎo)電不透明層30在電成型過程中用作背面暴露法的暴露屏障和電極。
在圖示實(shí)施例中，Ni制孔結(jié)構(gòu)10通過Ni電成型制成，但材料并不局限于Ni。由于電成型是電鍍的一種形式，因此，只要可通過電鍍來鍍覆材料，就可采用任何種類的材料來制成上述的孔結(jié)構(gòu)。除了Ni以外，可使用的電鍍材料包括Cu、Co、Sn、Zn、Au、Pt、Ag、Pb及其合金。
最后，除去抗蝕層50、導(dǎo)電不透明層30和透明基體20就可完成孔結(jié)構(gòu)10的加工。這里，通過將抗蝕層50溶解在50℃的10％氫氧化鉀(KOH)水溶液中來除去抗蝕層50，而導(dǎo)電不透明層30和透明基體20采用機(jī)械的方法來除去。
這樣制成的孔結(jié)構(gòu)10顯示在圖2(a)和2(b)中。圖2(a)是孔結(jié)構(gòu)10的橫截面圖，圖2(b)是孔結(jié)構(gòu)的透視圖。如圖所示，孔結(jié)構(gòu)10的每個(gè)通孔100具有第一開口端(位于不溶解感光材料40的上層側(cè))和大于第一開口端的第二開口端(位于導(dǎo)電不透明層30側(cè))。這里，通孔100的深度用t表示，第一開口端的尺寸表示為d1，第二開口端的尺寸表示為d2。另外，第一開口端的面積表示為s1，第二開口端的面積表示為s2。通孔100內(nèi)壁相對(duì)于通孔100中心線的傾角(也就是，通孔中心線與第一開口端邊緣到第二開口端邊緣的連線之間的夾角)表示為θ。在圖2中，tanθ＝(d2-d1)/2t。在本說明書中，開口端尺寸被定義為在孔結(jié)構(gòu)表面上內(nèi)切于孔開口的圓的直徑。
特別是，孔結(jié)構(gòu)10的通孔100，其第一開口端的尺寸d1為18微米(圓形)，其第二開口端的尺寸d2為20微米(圓形)，其深度t為50微米，傾角θ為1.15°。第二開口端的面積s2與第一開口端的面積s1的比值(s2/s1)為1.11，每個(gè)通孔100之間的間距為40微米。
根據(jù)上述第一種加工方法，通孔第二開口端的尺寸d2可制成不大于50微米且不小于2微米，通孔的深度t可制成大于d2，而小于5.5×d2。
另外，通孔第二開口端與第一開口端的面積比(s2/s1)可制成不小于1且不大于9。
也可使通孔的傾角θ不小于0°且不大于12°。由于前述的諸如衍射這樣的原因，抗蝕層的尺寸朝其端部變小。但是，實(shí)驗(yàn)表明，在本發(fā)明的孔結(jié)構(gòu)中，通孔內(nèi)壁的傾角不會(huì)超過12°。
也可使每個(gè)通孔之間的間距b小于2×d2。
如前述的現(xiàn)有技術(shù)那樣，對(duì)于利用鉆削這樣的機(jī)械加工方法，通孔開口端的尺寸(例如d2)不能小于60微米。另外，對(duì)于任何的腐蝕加工方法、沖壓加工方法、第一種現(xiàn)有技術(shù)的電成型方法和第二種現(xiàn)有技術(shù)的電成型方法，都不可能使通孔的深度大于其開口端的尺寸。
因此，在現(xiàn)有技術(shù)中，不可能加工出開口端尺寸d2為50微米或更小且深度t大于d2的孔結(jié)構(gòu)。通過采用上述的背面暴露法和電成型方法的加工方法，就可第一次加工出具有這種結(jié)構(gòu)特征的孔結(jié)構(gòu)。
圖4(a)和4(b)示出了由上述第一加工方法加工出的另一種孔結(jié)構(gòu)11和用于加工孔結(jié)構(gòu)11的抗蝕層51。圖4(b)示出了顯影步驟之后和電成型步驟之前與圖1(d)所示的結(jié)構(gòu)類似的抗蝕層51的結(jié)構(gòu)。
孔結(jié)構(gòu)11的通孔101，其第一開口端的尺寸d1為7.5微米(圓形)，第二開口端的尺寸d2為8微米(圓形)，深度t為25微米，傾角θ為0.57°。第二開口端的面積s2與第一開口端的面積s1的比值(s2/s1)為1.14，每個(gè)通孔101之間的間距b為12微米。將每個(gè)通孔101間隔開的壁的寬度w為4微米。
在圖4(a)所示的孔結(jié)構(gòu)11中，與圖1所示的孔結(jié)構(gòu)10相比，每個(gè)通孔101的第二開口端的尺寸d2和每個(gè)通孔101之間的間距b都減小了?？捉Y(jié)構(gòu)11的各個(gè)特征都滿足前述的對(duì)第二開口端的尺寸d2(不大于50微米且不小于2微米)、深度t(不小于d2但小于5.5×d2)、面積比(s2/s1)(不小于1且不大于9)、傾角θ(不小于0°且不大于12°)和間距b(不大于2×d2)的要求。
在圖18所示的第一種現(xiàn)有技術(shù)的電成型方法中，無論通孔的第一開口端的尺寸d1如何的小，孔結(jié)構(gòu)的間距b都不能小于通孔深度t的兩倍。相反，根據(jù)本發(fā)明的第一種加工方法，每個(gè)通孔之間的間距的設(shè)定無需考慮通孔101的深度t。因此，對(duì)于本發(fā)明的第一種加工方法而言，其通孔間距b可比第一種現(xiàn)有技術(shù)的電成型方法加工出的孔間距要小很多。
可能是由于采用了背面暴露法和電成型加工方法的緣故，使通孔間距b減小成為可能。
圖5(a)和5(b)示出了由上述第一種加工方法制成的另一種孔結(jié)構(gòu)12和用于加工孔結(jié)構(gòu)12的抗蝕層52。圖5(b)示出了顯影步驟之后和電成型步驟之前與圖1(d)所示的結(jié)構(gòu)類似的抗蝕層52的結(jié)構(gòu)。
孔結(jié)構(gòu)12的通孔102的第一開口端的尺寸d1為2微米(圓形)，第二開口端的尺寸d2為20微米(圓形)，深度t為100微米，傾角θ為5.14°。每個(gè)通孔102之間的間距b為80微米。
在圖5(a)所示的孔結(jié)構(gòu)12中，通孔102的深度t大于圖1所示的孔結(jié)構(gòu)10的深度。如圖5(b)所示，抗蝕層52呈類似圓錐的尖角形，其高度為110微米，圓形底部的直徑為20微米。當(dāng)抗蝕層的高度增大時(shí)，頂部就窄于底部，從而使抗蝕層形成尖角形。
但是，當(dāng)精密檢測(cè)抗蝕層52時(shí)，可看出抗蝕層52基本上豎直形成到其高度的大約1/2(用h表示)。在此情況下，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是，當(dāng)抗蝕層由背面暴露法形成時(shí)，抗蝕層就基本上豎直形成到抗蝕層高度的1/2。
孔結(jié)構(gòu)12的各個(gè)特征都滿足前述的對(duì)第二開口端的尺寸d2(不大于50微米且不小于2微米)、深度t(不小于d2但小于5.5×d2)、傾角θ(不小于0°且不大于12°)和間距b(不大于2×d2)的要求。
從圖5(b)的情況看，通過將加工時(shí)間延長(zhǎng)到10小時(shí)來進(jìn)行電成型加工，從而形成厚度為100微米的Ni制孔結(jié)構(gòu)。其它的加工情況與圖1(e)所示結(jié)構(gòu)的加工情況相同。此后，將抗蝕層52、導(dǎo)電不透明層32和透明基體22除去，從而完成孔結(jié)構(gòu)12的加工過程。
如圖5(a)所示，通孔102的第一開口端的尺寸d1為2微米，而第二開口端的尺寸d2為20微米。這就意味著圖5(b)所示的抗蝕層52的形狀通過電成型精密地傳給了通孔102。如果進(jìn)一步延長(zhǎng)電成型步驟的加工時(shí)間來使孔結(jié)構(gòu)的厚度為110微米或更大，由于孔在頂部是封閉的，因此，就不能形成通孔102。也就是，在圖示實(shí)施例中，通孔的深度t不能等于或大于5.5×d2。因此，在通孔深度t不大于5×d2的情況下，第一種加工方法就特別有效。但如果采用本發(fā)明的第二種加工方法，就可進(jìn)一步增大通孔的深度t。后面將對(duì)本發(fā)明的第二種加工方法進(jìn)行描述。
圖6是由第一種加工方法制成的又一種孔結(jié)構(gòu)13的橫截面圖。
孔結(jié)構(gòu)13的通孔103的第一開口端的尺寸d1為20微米(圓形)，第二開口端的尺寸d2為20微米(圓形)，深度t為30微米，傾角θ為0°。第二開口端的面積s2與第一開口端的面積s1的比值(s2/s1)為1.00，且每個(gè)通孔103之間的間距b為80微米。
孔結(jié)構(gòu)13的各個(gè)特征都滿足前述的對(duì)第二開口端的尺寸d2(不大于50微米且不小于2微米)、深度t(不小于d2但小于5.5×d2)、面積比(s2/s1)(不小于1且不大于9)、傾角θ(不小于0°且不大于12°)和間距b(不大于2×d2)的要求。
通過將電成型步驟的加工時(shí)間延長(zhǎng)到3小時(shí)使Ni鍍覆的厚度為30微米，從而形成孔結(jié)構(gòu)13。其它的加工情況與圖1(e)所示結(jié)構(gòu)的加工情況相同。
如圖6所示，通孔103的第一開口端的尺寸d1和第二開口端的尺寸d2都是20微米。在此情況下，孔結(jié)構(gòu)13的通孔內(nèi)壁不是錐形的，而是豎直形成在孔結(jié)構(gòu)13的表面上。也就是，當(dāng)孔結(jié)構(gòu)較薄時(shí)，孔結(jié)構(gòu)的通孔內(nèi)壁就不能是錐形的，而是豎直的。換句話說，在圖6中，由于孔結(jié)構(gòu)未超過抗蝕層高度(110微米，見圖5(b))的1/2，因此，在該孔結(jié)構(gòu)中可形成任何橫截面尺寸都是相同的通孔。
圖6所示的孔結(jié)構(gòu)13的通孔103的深度t為30微米，如果孔結(jié)構(gòu)的厚度進(jìn)一步地減小，就可形成更薄的通孔。在此情況下，當(dāng)通孔深度t等于或小于開口端尺寸d2時(shí)，就可用現(xiàn)有技術(shù)的電成型方法或其它適當(dāng)?shù)默F(xiàn)有技術(shù)方法來代替本發(fā)明的第一種加工方法；因此，在通孔深度t不小于1.5×d2的情況下，本發(fā)明是特別有效的。
因此，在通孔深度t不小于1.5×d2且不大于5×d2的情況下，本發(fā)明的第一種加工方法是特別有效的。
圖7是由第一種加工方法制成的又一種孔結(jié)構(gòu)14的橫截面圖。
孔結(jié)構(gòu)14的通孔104的第一開口端的尺寸d1為9微米(矩形)，第二開口端的尺寸d2為10微米(矩形)，深度t為40微米，傾角θ為0.72°。第二開口端的面積s2與第一開口端的面積s1的比值(s2/s1)為1.23，且每個(gè)通孔100之間的間距b為20微米。
孔結(jié)構(gòu)14的各個(gè)特征都滿足前述的對(duì)第二開口端的尺寸d2(不大于50微米且不小于2微米)、深度t(不小于d2但小于5.5×d2)、面積比(s2/s1)(不小于1且不大于9)、傾角θ(不小于0°且不大于12°)和間距b(小于2×d2)的要求。
在孔結(jié)構(gòu)14的加工過程中，10微米的方孔是在形成圖案步驟(與圖1(a)所示的步驟相對(duì)應(yīng))中在導(dǎo)電不透明層30上腐蝕而成的。因此，用于加工圖7所示孔結(jié)構(gòu)14的抗蝕層54(未示出)形成類似方形棱柱的形狀。使用方形棱柱形狀的抗蝕層54，就可在電成型步驟(與圖1(e)所示步驟相對(duì)應(yīng))中通過使Ni沉積到40微米厚而形成孔結(jié)構(gòu)14。
這樣，按照本發(fā)明的第一種加工方法，其所加工的孔不僅可以是圓形或橢圓形的，而且還可以是利用鉆削的機(jī)械加工方法所不能得到的其它形狀。在圖7中，顯示的是方形的開口端，但顯然，開口端的形狀并不局限于方形。通孔可以是其它適合的多邊形形狀，例如，包括等邊三角形在內(nèi)的三角形、矩形、菱形、四邊形、包括等邊五邊形在內(nèi)的五邊形、包括等邊六邊形在內(nèi)的六邊形或星形形狀。
下面將描述本發(fā)明的第二種加工方法。
圖8示出了第二種加工方法的第一半的過程，圖9示出了其第二半的過程。第一半的過程與前述第一種加工方法的過程類似。
下面將描述第二種加工方法的第一半的過程。首先，如圖8(a)所示，將第一導(dǎo)電的不透明層130以所需的形狀形成在一個(gè)透明的基體120上，并形成一定圖案。形成圖案的方法和所形成的透明基體120和導(dǎo)電的不透明層130與第一種加工方法中的相同。在圖示實(shí)施例中，通過利用光刻和腐蝕技術(shù)腐蝕出直徑為3微米、間距為8微米的圓孔，從而形成圖案。
其次，如圖8(b)所示，將第一不溶解的感光材料140以特定的厚度沉積到第一導(dǎo)電的不透明層130所處的透明基體120的同一側(cè)面上。不溶解的感光材料與第一種加工方法中所用的相同。在圖示實(shí)施例中，不溶解的感光材料通過旋涂沉積到厚度為12微米。旋涂以5000rpm的速度進(jìn)行10秒鐘。
然后，如圖8(c)所示，對(duì)不具有第一導(dǎo)電的不透明層130的透明基體120的另外一個(gè)側(cè)面照射紫外線(UV)。這樣，不溶解的感光材料140就暴露于穿過透明基體120的紫外線下。在圖示實(shí)施例中，紫外線照射不溶解的感光材料140的能量密度為300mJ/cm2。在此情況下，在暴露過程中，由于形成圖案的第一導(dǎo)電不透明層130形成一個(gè)屏障，因此，不溶解的感光材料140就按照第一導(dǎo)電的不透明層130所形成的圖案暴露給紫外線。如前所述，圖案由直徑為3微米且中心間距為8微米的圓形腐蝕孔組成。形成于透明基體上的不溶解感光材料從透明基體下方進(jìn)行暴露的方法，如前所述，被稱為背面暴露法。
不溶解感光材料140是一種只在暴露區(qū)域不溶解的材料。因此，在圖8(c)所示的暴露步驟之后的顯影步驟中，不溶解感光材料140的未暴露部分就被除去，而留下圖8(d)所示的抗蝕層150。顯影采用的是特別適合于JSR生產(chǎn)的負(fù)性抗蝕劑THB-130N(商標(biāo)名)的液體顯影劑，顯影在液體溫度為40℃下進(jìn)行1分鐘。
抗蝕層150的圖案與第一導(dǎo)電不透明層130的圖案相匹配。因此，抗蝕層150基本上類似圓柱形，也就是，其底部(與透明基體120相接觸的側(cè)面)為直徑3微米的圓形，頂部是略小于底部的圓形，高度為12微米。由于前述的原因，抗蝕層150的形狀不是嚴(yán)格的圓柱形。
然后，如圖8(e)所示，通過在第一導(dǎo)電不透明層130上進(jìn)行電成型來制得第一孔結(jié)構(gòu)110。在圖示實(shí)施例中，通過Ni電成型來制成厚度為10微米的第一鎳(Ni)制孔結(jié)構(gòu)110。在Ni電成型過程中，采用氨基磺酸(sulphamic acid)Ni來作為鍍層材料，且電成型在50℃的水溶液中以電流密度為lA/dm2進(jìn)行1小時(shí)。這里，導(dǎo)電不透明層130在電成型過程中用作背面暴露法的暴露屏障和電極。
下面將結(jié)合圖9來描述第二種加工方法的第二半過程。
首先，如圖9(a)所示，將抗蝕層150除去。在圖示實(shí)施例中，通過將抗蝕層150溶解在50℃的10％氫氧化鉀(KOH)水溶液中來除去抗蝕層150。通過除去抗蝕層150，就在第一結(jié)構(gòu)110上形成通到透明基體120的孔111。每個(gè)孔111的上開口端的尺寸d1’為2.5微米，且深度t1為10微米(由于導(dǎo)電不透明層130的厚度很小，因此可忽略)。
此后，如圖9(b)所示，在第一結(jié)構(gòu)110上沉積第二導(dǎo)電不透明層230。第二導(dǎo)電不透明層230不必必須是不透明的。在圖示實(shí)施例中，第二導(dǎo)電不透明層230由多層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，該多層結(jié)構(gòu)由一個(gè)0.03微米厚的鉻(Cr)膜的下層(位于第一結(jié)構(gòu)110側(cè))和一個(gè)0.1微米厚的金(Au)膜的上層構(gòu)成。第二導(dǎo)電的不透明層230的上層和下層通過濺鍍技術(shù)來形成，濺鍍是一種真空膜噴鍍技術(shù)。
在第二導(dǎo)電不透明層230的膜鍍覆步驟中，膜不鍍覆在透過第一孔111的透明基體120上。這可能是因?yàn)槊總€(gè)第一孔111的深度t1(10微米)大于第一開口端的尺寸d1’(2.5微米)，可避免第二導(dǎo)電不透明層230進(jìn)入第一孔111的內(nèi)部。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，可以確認(rèn)，在第一孔111的深度t1與第一開口端尺寸d1’的比值大于1.5時(shí)，膜就不能鍍覆到透明基體120上。但是，根據(jù)膜鍍覆的情況，甚至在第一孔111的深度t1與其第一開口端尺寸d1’的比值為1-1.5的情況下，膜也不能鍍覆到透明基體120上。根據(jù)圖8(a)-8(e)所示的步驟，其易于形成深度大于第一開口端尺寸的孔。
圖9(b)所示的第二導(dǎo)電不透明層230在后面所述的電成型步驟中用作電極。但是，當(dāng)?shù)谝唤Y(jié)構(gòu)110自身能用作電極時(shí)，就不必鍍覆第二導(dǎo)電不透明層230。
然后，如圖9(c)所示，將第二不溶解的感光材料240以特定的厚度沉積到第二導(dǎo)電的不透明層230所處的同一側(cè)面上。第二不溶解的感光材料240進(jìn)入第一結(jié)構(gòu)110所形成的孔111的內(nèi)部。在圖示實(shí)施例中，第二不溶解的感光材料240采用JSR生產(chǎn)的負(fù)性抗蝕劑THB-130N(商標(biāo)名)，其通過旋涂在第二導(dǎo)電不透明層230上所沉積的厚度為12微米。旋涂以5000rpm的速度進(jìn)行10秒鐘。
然后，如圖9(c)所示，從透明基體120的下方照射紫外線(UV)。這樣，第二不溶解的感光材料240就暴露于穿過透明基體120的紫外線下。此時(shí)，由于第一結(jié)構(gòu)110可用作暴露屏障，因此，第二不溶解感光材料240就有選擇地透過孔111進(jìn)行暴露。在圖示實(shí)施例中，紫外線照射第二不溶解的感光材料240的能量密度為400mJ/cm2。
第二不溶解感光材料240是一種只在暴露區(qū)域不溶解的材料。因此，在圖9(c)所示的暴露步驟之后的顯影步驟中，第二不溶解感光材料240的未暴露部分就被除去，而留下圖9(d)所示的抗蝕層250。在圖示實(shí)施例中，抗蝕層250形成在每個(gè)孔111所處的位置處并基本上呈圓柱形。抗蝕層250從第二導(dǎo)電不透明層230起的高度是12微米。顯影采用的是特別適合于JSR生產(chǎn)的負(fù)性抗蝕劑THB-130N(商標(biāo)名)的液體顯影劑，顯影在液體溫度為40℃下進(jìn)行1分鐘。
然后，如圖9(e)所示，通過在第二導(dǎo)電不透明層230上進(jìn)行電成型來制得第二結(jié)構(gòu)210。在圖示實(shí)施例中，通過Ni電成型來制成厚度為10微米的第二鎳(Ni)制結(jié)構(gòu)210。由于第二導(dǎo)電不透明層230的上層由Au形成，其下層由Cr形成，因此，第二Ni制結(jié)構(gòu)210形成在Au膜上。由于Au膜是不活潑材料并具有較高的導(dǎo)電性，因此，在Au膜上進(jìn)行Ni電成型可產(chǎn)生很好的效果。因此，在Au膜和在其上形成的第二Ni結(jié)構(gòu)210之間形成很強(qiáng)的附著性。另外，由于第二導(dǎo)電不透明層230的下層由Cr膜形成，因此，Cr膜可作為第一結(jié)構(gòu)110和上層Au膜之間的粘附材料。從而，第一結(jié)構(gòu)110和第二結(jié)構(gòu)210可牢固地附著在一起。在此情況下，第二導(dǎo)電不透明層230可用作粘附層。
最后，如圖9(f)所示，除去抗蝕層250、第一導(dǎo)電不透明層130和透明基體120就可完成對(duì)本發(fā)明孔結(jié)構(gòu)15的加工。這里，第一導(dǎo)電不透明層130不必除去。在圖示實(shí)施例中，通過將抗蝕層250溶解在50℃的10％氫氧化鉀(KOH)水溶液中來除去抗蝕層250，然后采用機(jī)械的方法來除去透明基體20，最后，將第一導(dǎo)電不透明層130溶解在酸浸蝕劑中來將其除去。
在此情況下，按照本發(fā)明的第二種加工方法，可將孔結(jié)構(gòu)15加工成這樣，其通孔105的第一開口端尺寸d1為2.0微米(圓形)，第二開口端尺寸d2為3微米(圓形)，且深度t為20微米(由于第二導(dǎo)電不透明層230很小，因此可將其忽略)。由第二種加工方法加工的孔結(jié)構(gòu)15的深度t和第二開口端尺寸d2之間的關(guān)系可表示為t＝6.7×d2。這里所得到的深度t遠(yuǎn)大于由前述第一種加工方法所加工的孔結(jié)構(gòu)12的深度t＝5×d2。在圖示實(shí)施例中，s2/s1是2.25，θ為1.43°。
在第二種加工方法中，通過Ni電成型來形成Ni制第一結(jié)構(gòu)110和第二結(jié)構(gòu)210，但材料并不局限于Ni。由于電成型是一種電鍍技術(shù)，只要材料可通過電鍍的方法來進(jìn)行鍍覆，就可利用任何種類的材料來加工出上述孔結(jié)構(gòu)。除了Ni以外，還可使用的電鍍材料包括Cu、Co、Sn、Zn、Au、Pt、Ag、Pb及其合金。
圖8和9示出了通過將兩個(gè)結(jié)構(gòu)(第一結(jié)構(gòu)110和第二結(jié)構(gòu)210)一個(gè)疊放在另一個(gè)的頂部來制成孔結(jié)構(gòu)15的例子。但是，還可通過重復(fù)進(jìn)行上述的過程來制成由三個(gè)或更多個(gè)結(jié)構(gòu)組成的孔結(jié)構(gòu)。
如圖10所示，第n個(gè)結(jié)構(gòu)440形成在第n-1個(gè)結(jié)構(gòu)310的頂部。這里假定已達(dá)到圖10(a)所示的第n-1個(gè)結(jié)構(gòu)310的下部結(jié)構(gòu)已利用上述本發(fā)明的加工方法加工完成。
然后，如圖10(b)所示，將第n個(gè)導(dǎo)電層430鍍覆到第n-1個(gè)結(jié)構(gòu)310上。在第n個(gè)導(dǎo)電層430的膜鍍覆步驟中，膜不鍍覆到透過孔311的透明基體(未示出)上。這是因?yàn)榭?11穿過由n-1層構(gòu)成的結(jié)構(gòu)形成，且與開口端的尺寸相比，每個(gè)孔的深度足夠的深。
然后，如圖10(c)所示，將第n個(gè)不溶解感光材料440以特定的厚度沉積到第n個(gè)導(dǎo)電層430所處的同一側(cè)面上。第n個(gè)不溶解感光材料440進(jìn)入孔311的內(nèi)部。
然后，如圖10(c)所示，從結(jié)構(gòu)不具有第n個(gè)導(dǎo)電層430的另外一側(cè)(也就是，從圖的底部側(cè))照射紫外線(UV)。這樣，第n個(gè)不溶解感光材料440就暴露于穿過透明基體(未示出)的紫外線下。此時(shí)，由于已達(dá)到第n-1個(gè)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)可用作暴露屏障，因此，第n個(gè)不溶解感光材料440就有選擇地透過孔311進(jìn)行暴露。
然后，在暴露步驟之后的顯影步驟中，如圖10(d)所示，形成圖案的抗蝕層450?？刮g層450形成于每個(gè)孔311所形成的位置處。
此后，如圖10(e)所示，在第n個(gè)導(dǎo)電層430上通過電成型來形成第n個(gè)結(jié)構(gòu)410。
最后，如圖10(f)所示，去除掉抗蝕層450等，就可完成在第n-1個(gè)結(jié)構(gòu)頂部上的第n個(gè)結(jié)構(gòu)410的加工。從n＝1開始重復(fù)圖10(a)-10(f)所示的過程，就可按順序疊放所需的多個(gè)結(jié)構(gòu)。
但是，為保證使不溶解感光材料較好地顯影和較好地去除抗蝕層，所疊放的結(jié)構(gòu)數(shù)目最好應(yīng)限制在6個(gè)以內(nèi)。另外，如同結(jié)合圖5(b)所描述的那樣，背面暴露法所形成的抗蝕層不具有達(dá)到抗蝕層高度的1/2的錐形壁。因此，如果每個(gè)都不高于所形成的抗蝕層高度的一半的結(jié)構(gòu)一個(gè)疊放在另一個(gè)的頂部，就可形成內(nèi)壁傾角接近0°的通孔。
對(duì)于上述第二種加工方法，可形成深度t高達(dá)15倍于孔結(jié)構(gòu)底部開口端(位于透明基體側(cè))尺寸d2的通孔。
然后，下面將結(jié)合附圖11-17來描述由第一種和第二種加工方法制成的孔結(jié)構(gòu)的應(yīng)用實(shí)例。
圖11示出了將本發(fā)明的孔結(jié)構(gòu)用作流體噴射裝置的噴嘴的例子。在圖11中，標(biāo)號(hào)1101表示噴墨打印機(jī)的噴墨頭噴嘴，1102表示噴墨頭腔體，1103表示噴出的墨滴。在該例子中，將第一種加工方法制成的孔結(jié)構(gòu)應(yīng)用于噴嘴1101。用于流體噴射裝置的其它例子包括用于分配器、燃油噴射器等的噴嘴。
圖12示出了將本發(fā)明的孔結(jié)構(gòu)用于流體攪拌裝置的一個(gè)例子。在圖12中，攪拌元件1202設(shè)置在流體槽1201中，以便于攪拌在圖中從左向右流動(dòng)的流體。通過使液體或氣體這樣的流體流過所示的微小通孔，就可在分子級(jí)水平上形成攪動(dòng)。在該例子中，由第一種加工方法制成的孔結(jié)構(gòu)用作攪拌元件1202。
圖13示出了將本發(fā)明的孔結(jié)構(gòu)用作手表、微型機(jī)械或類似裝置的元件的一個(gè)例子。在圖13中，在齒輪1301上設(shè)有多個(gè)通孔來減小齒輪1301的自重。在此情況下，用于手表或微型機(jī)械的微小元件可減小重量并同時(shí)保持其剛性。
圖14示出了將本發(fā)明的孔結(jié)構(gòu)用作光學(xué)元件或電子元件的一個(gè)例子。在圖14中，當(dāng)光線L通過光學(xué)元件1401時(shí)，由于光學(xué)元件1401開有深而小的通孔，因此，所通過光線的直線性就會(huì)得到提高。另外，根據(jù)本發(fā)明，由于通孔之間的間隔或距離減小，光學(xué)元件或電子元件上的孔的數(shù)目就得到提高。增大孔的數(shù)目可有效地利用光或電子。
圖15示出了將本發(fā)明的孔結(jié)構(gòu)用作磁性元件的一個(gè)例子。在圖15中，標(biāo)號(hào)1502表示采用NiFe電成型層的磁性元件。利用形成通孔的部分和不形成通孔的部分之間導(dǎo)磁性的不同，可將磁性元件用作磁信號(hào)傳輸元件(壓模stamper)或磁傳感器或類似的裝置。在圖中，標(biāo)號(hào)1501表示磁鐵，1503表示磁性材料。
圖16示出了將本發(fā)明的孔結(jié)構(gòu)用作激光加工屏障的一個(gè)例子。在圖16中，LB表示激光光源，1601表示用于激光加工的屏障，1602表示工件。利用本發(fā)明的孔結(jié)構(gòu)，可制成用于激光微加工的屏障。
圖17示出了將本發(fā)明的孔結(jié)構(gòu)用作過濾器1701的一個(gè)例子。如圖17所示，在氣體/液體混合物經(jīng)通道1703進(jìn)入腔體1702時(shí)，用于將氣體與液體分開的分離裝置只允許氣體通過過濾器1701。此外還可將過濾器1701用作噴墨打印機(jī)的墨盒。在此情況下，過濾器1701安裝在氣體通道(氣體流通通道)中，1702作成墨腔，墨水從墨腔1702進(jìn)入通道1703。過濾器1701可使氣體通過并使墨腔1702保持在大氣壓下，同時(shí)可避免墨水漏到外面。
本發(fā)明的孔結(jié)構(gòu)還可用于化學(xué)纖維旋轉(zhuǎn)噴頭或滑動(dòng)元件。在此情況下，本發(fā)明的孔結(jié)構(gòu)具有很多的實(shí)際用途。
權(quán)利要求
1.一種孔結(jié)構(gòu)加工方法，孔結(jié)構(gòu)具有貫穿該孔結(jié)構(gòu)的通孔，所述通孔具有第一開口端和尺寸不小于所述第一開口端的第二開口端，所述的方法包括以下的步驟在透明基體上以規(guī)定的圖案形成一個(gè)導(dǎo)電不透明層；在所述透明基體的形成所述導(dǎo)電不透明層的一側(cè)上形成一層不溶解感光材料；從所述透明基體不形成所述導(dǎo)電不透明層的另外一側(cè)對(duì)所述不溶解感光材料進(jìn)行曝光；使所述不溶解感光材料顯影并由此而形成與所述規(guī)定圖案相匹配的抗蝕層；通過在形成所述抗蝕層的所述一側(cè)進(jìn)行電鍍而形成所述孔結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的孔結(jié)構(gòu)加工方法，其還包括除去所述抗蝕層、所述導(dǎo)電不透明層和所述透明基體的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的孔結(jié)構(gòu)加工方法，其中，所述孔結(jié)構(gòu)包括選自Ni、Cu、Co、Sn、Zn、Au、Pt、Ag和Pb構(gòu)成的集合組中的至少一種元素。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的孔結(jié)構(gòu)加工方法，其中，所述曝光通過采用紫外線進(jìn)行。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的孔結(jié)構(gòu)加工方法，其中，所述通孔具有與所述抗蝕層相對(duì)應(yīng)的內(nèi)部形狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的孔結(jié)構(gòu)加工方法，其還包括以下步驟除去所述抗蝕層；在所述孔結(jié)構(gòu)上形成第二層不溶解感光材料；從所述透明基體不形成所述導(dǎo)電不透明層的另外一側(cè)對(duì)所述第二不溶解感光材料進(jìn)行第二次曝光；使所述第二不溶解感光材料顯影并由此而形成與所述規(guī)定圖案相匹配的第二抗蝕層；通過在形成所述第二抗蝕層的所述一側(cè)進(jìn)行電鍍而形成第二孔結(jié)構(gòu)；除去所述第二抗蝕層、所述導(dǎo)電不透明層和所述透明基體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的孔結(jié)構(gòu)加工方法，其中，所述第二孔結(jié)構(gòu)包括選自Ni、Cu、Co、Sn、Zn、Au、Pt、Ag和Pb構(gòu)成的集合組中的至少一種元素。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的孔結(jié)構(gòu)加工方法，其中，所述曝光或所述第二次曝光通過使用紫外線進(jìn)行。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的孔結(jié)構(gòu)加工方法，其中，所述孔結(jié)構(gòu)和所述第二孔結(jié)構(gòu)相互連接在一起。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的孔結(jié)構(gòu)加工方法，其中，所述通孔具有與所述抗蝕層相對(duì)應(yīng)的第一內(nèi)部形狀和與所述第二抗蝕層相對(duì)應(yīng)的第二內(nèi)部形狀。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的孔結(jié)構(gòu)加工方法，其中，所述第一內(nèi)部形狀和所述第二內(nèi)部形狀的尺寸基本上相等。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的孔結(jié)構(gòu)加工方法，其中，所述第一內(nèi)部形狀的尺寸大于所述第二內(nèi)部形狀的尺寸。
13.根據(jù)權(quán)利要求6所述的孔結(jié)構(gòu)加工方法，其還包括在所述孔結(jié)構(gòu)和所述第二不溶解感光材料之間形成第二導(dǎo)電層的步驟。
14.一種孔結(jié)構(gòu)，其具有貫穿該孔結(jié)構(gòu)的通孔，所述通孔具有第一開口端和尺寸不小于所述第一開口端的第二開口端，其中，所述孔結(jié)構(gòu)通過背面暴露法和電成型法制成，所述通孔具有與所述抗蝕層的形狀相對(duì)應(yīng)的內(nèi)部形狀，所述第二開口端的尺寸d不小于2微米且不大于50微米，所述通孔的深度t大于d但不大于15d。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的孔結(jié)構(gòu)，其中，所述背面暴露法和電成型法包括以下的步驟在透明基體上以規(guī)定的圖案形成一個(gè)導(dǎo)電不透明層；在所述透明基體的形成所述導(dǎo)電不透明層的一側(cè)上形成一層不溶解感光材料；從所述透明基體不形成所述導(dǎo)電不透明層的另外一側(cè)對(duì)所述不溶解感光材料進(jìn)行曝光；使所述不溶解感光材料顯影并由此而形成與所述規(guī)定圖案相匹配的抗蝕層；在形成所述抗蝕層的所述一側(cè)進(jìn)行電鍍。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的孔結(jié)構(gòu)，其中，當(dāng)所述第一開口端的面積表示為s1且所述第二開口端的面積表示為s2時(shí)，s2/s1不小于1且不大于9。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的孔結(jié)構(gòu)，其中，當(dāng)所述通孔的內(nèi)壁與所述通孔中心線的夾角表示為θ時(shí)，θ不小于0°且不大于12°。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的孔結(jié)構(gòu)，其中，所述深度t不小于1.5d且不大于5d。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的孔結(jié)構(gòu)，其中，所述孔結(jié)構(gòu)具有多個(gè)間距b不大于2t的通孔。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的孔結(jié)構(gòu)，其中，所述第一或所述第二開口端為圓形或橢圓形。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的孔結(jié)構(gòu)，其中，所述第一或第二開口端為多邊形。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的孔結(jié)構(gòu)，其中，當(dāng)所述通孔的內(nèi)壁與所述通孔中心線的夾角表示為θ時(shí)，θ不小于0°且不大于12°。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的孔結(jié)構(gòu)，其中，當(dāng)所述第一開口端的面積表示為s1且所述第二開口端的面積表示為s2時(shí)，s2/s1不小于1且不大于9。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的孔結(jié)構(gòu)，其中，所述深度t不小于1.5d且不大于5d。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的孔結(jié)構(gòu)，其中，所述孔結(jié)構(gòu)具有多個(gè)間距b不大于2t的通孔。
26.根據(jù)權(quán)利要求22所述的孔結(jié)構(gòu)，其中，所述第一或所述第二開口端為圓形或橢圓形。
27.根據(jù)權(quán)利要求22所述的孔結(jié)構(gòu)，其中，所述第一或第二開口端為多邊形。
28.一種孔結(jié)構(gòu)，其具有貫穿該孔結(jié)構(gòu)的通孔，所述通孔具有第一開口端和尺寸不小于所述第一開口端的第二開口端，其中，所述第二開口端的尺寸d不小于2微米且不大于50微米，所述通孔的深度t大于d但不大于15d。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的孔結(jié)構(gòu)，其中，當(dāng)所述第一開口端的面積表示為s1且所述第二開口端的面積表示為s2時(shí)，s2/s1不小于1且不大于9。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的孔結(jié)構(gòu)，其中，當(dāng)所述通孔的內(nèi)壁與所述通孔中心線的夾角表示為θ時(shí)，θ不小于0°且不大于12°。
31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的孔結(jié)構(gòu)，其中，所述深度t不小于1.5d且不大于5d。
32.根據(jù)權(quán)利要求29所述的孔結(jié)構(gòu)，其中，所述孔結(jié)構(gòu)具有多個(gè)間距b不大于2t的通孔。
33.根據(jù)權(quán)利要求29所述的孔結(jié)構(gòu)，其中，所述第一或所述第二開口端為圓形或橢圓形。
34.根據(jù)權(quán)利要求29所述的孔結(jié)構(gòu)，其中，所述第一或第二開口端為多邊形。
35.根據(jù)權(quán)利要求28所述的孔結(jié)構(gòu)，其中，當(dāng)所述通孔的內(nèi)壁與所述通孔中心線的夾角表示為θ時(shí)，θ不小于0°且不大于12°。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的孔結(jié)構(gòu)，其中，當(dāng)所述第一開口端的面積表示為s1且所述第二開口端的面積表示為s2時(shí)，s2/s1不小于1且不大于9。
37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的孔結(jié)構(gòu)，其中，所述深度t不小于1.5d且不大于5d。
38.根據(jù)權(quán)利要求35所述的孔結(jié)構(gòu)，其中，所述孔結(jié)構(gòu)具有多個(gè)間距b不大于2t的通孔。
39.根據(jù)權(quán)利要求35所述的孔結(jié)構(gòu)，其中，所述第一或所述第二開口端為圓形或橢圓形。
40.根據(jù)權(quán)利要求35所述的孔結(jié)構(gòu)，其中，所述第一或第二開口端為多邊形。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種孔結(jié)構(gòu)及其加工方法,孔結(jié)構(gòu)具有微小開口和較深的通孔。孔結(jié)構(gòu)的通孔具有第一開口和尺寸大于第一開口的第二開口,第二開口的尺寸d至少為2微米,最大為50微米,通孔的深度t大于d且小于15d。所述的加工方法包括以下的步驟:在透明基體上以規(guī)定的圖案形成一個(gè)導(dǎo)電不透明層;在透明基體的形成導(dǎo)電不透明層的一側(cè)上形成一層不溶解感光材料;從透明基體不形成導(dǎo)電不透明層的另外一側(cè)對(duì)不溶解感光材料進(jìn)行曝光;使不溶解感光材料顯影從而形成與規(guī)定圖案相匹配的抗蝕層;通過電鍍法在形成抗蝕層的一側(cè)形成孔結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)C25D1/00GK1365402SQ01800616
公開日2002年8月21日 申請(qǐng)日期2001年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月22日
發(fā)明者池田智夫 申請(qǐng)人:西鐵城時(shí)計(jì)株式會(huì)社