導光板模仁及相關製程簡介

造成圖樣蝕刻缺陷。在以往蝕刻微結構的直徑小於100μm時，就會出現上述所提到 的缺點，但是目前因黃光微影及蝕刻技術設備的提升，即便微結構直徑介於 40~100μm時，上述之缺點都可以被克服。

2.精密電鑄技術

精密電鑄應用的電化學原理和一般金屬電鍍相同，都是一種電沉積的過程。藉由外 界提供的電能，使含有金屬離子及其他添加物的混合溶液，在陰極及陽極表面進行 電化學的氧化還原反應，而把想要產生的金屬沉積在原型件上。在電化學反應中，

溶液中的金屬陽離子在電能的驅動下會朝向陰極移動，藉由還原反應把金屬鍍膜沉 積在工件的表面上。因此，一般常用的電鍍與精密電鑄製程，都是把被鍍物或原型 件當作陰極。雖然二者使用的電化學原理都一樣，但是以電鍍法成型的金屬鍍膜與 底材是不可分離的，也就是說，鍍膜必須很堅牢地附著在被鍍物上，而電鑄則是將 金屬沉積層自底材上分離。電鑄(Electroform)與電鍍(Electroplating)的另一差別在於 電鍍之金屬層厚度僅於微米級(μm)，而電鑄的厚度則為毫米到厘米等級(mm ~ cm)。電鑄層厚度為電鍍之數百數千倍。雖然精密電鑄所製造出來的微結構誤差非 常的低，但礙於精密電鑄所製作出來的模仁，因製作時間長且電鑄出來的鎳材料本 身的硬度高但卻脆，所以並不適合大量生產的應用。

3.雷射加工

雷射加工是應用雷射將其能量直接與基板(Substrate)接觸，使其表面產生熔融口。

雷射製程的速度可每秒達到500孔以上，平均每個兩吋模仁只要5分鐘內即可完成，

並可提升改版及送樣速度。除了可做傳統網點蝕刻之外，還可利用特殊的火山口現 象做出類似可程式噴砂的效果，或利用修改雷射參數改變網點結構來滿足光學設計 上的特殊需求。雖然雷射製程擁有眾多的優點，但由於對孔形、孔徑、等的精度控 制不易,故常見之雷射加工鋼板僅少量應用於導光板光學模仁之開發與量產。

4.微精密加工

主要是以鑽石超精密加工的方式切削出V型槽的結構，一般的模具鋼材採用不銹鋼

420系列的鏡面鋼來加工，或是在化學鍍鎳的模具鋼表面、鈹銅等軟質金屬上切削。

藉由V型槽兩側的反射鏡面來破壞全反射，使光源由導光板正面射出，由V型槽之 寬度及深度控制出光面之光學強度及性質。切削方式的優點為輝度的提高(光源擴散 角較小，使正面光源增強)及製造方便，另外在出光面亦使用切削的方式製造與稜鏡 片結構相似的鏡面結構，更能增加輝度，但在均一性與加工時效性仍待加強。

5.UV-LIGA

利用光學微影製程曝光、顯影後，所得到之柱狀微結構，再經由熱迴流(Reflow)製 程，使受高溫烘烤而由柱狀轉變為半圓形後，再鍍上導電層並電鑄即可得到擴散點 的模仁(Stamper)。其優點是可製造出具有高解析度(Resolution)、高深寬比(Aspect Ratios)與高精度之高分子或金屬垂直側壁微結構，但由於現階段LIGA 製程所用的 光阻劑為較高成本的光阻(SU-8)。另外在設備上也是一筆非常龐大費用，且在光源 的取得上非常不容易，並需要定期維修，在光罩製作方面程序繁瑣也困難，所以利 用UV-LIGA製作導光板膜仁，除了因導光板本身要求相對高的精度外，加上製程的 複雜與困難，使得製作成本相對地提高。

第四節 微影成形技術

所謂的微影成形技術，簡單的說就是希望將設計好的線路圖形能夠精確的複製到 工件(Substrate)上。步驟為首先將設計好的線路圖形製作成光罩(Mast)，利用光學成像 的原理，將此線路圖形投影到所需的工件上。光源所發出的光只有經過光罩的透明區 的部分，才可以繼續通過透鏡在工作物表面上成像。工件表面須先經過清潔處理，再 塗抹上光阻劑。經過光罩及透鏡的光線會與光阻劑發生反應，此步驟我們稱之為曝光 (Exposure)，而曝光後的工件則必須再經過顯影(Develop)步驟即可使光罩上所設計的 線路圖形複製到工件上。

一、微影成形技術流程

微影製程加工技術為一高精密之加工程序，而微影製程可細分為數道步驟，然而

1.前處理

由於不銹鋼板因製造過程中都含有些許粉塵與油漬，故不銹鋼板在使用之前，需 先經過電解脫脂之清潔程序，讓不銹鋼板中的粉塵與油漬能夠徹底的清除乾淨，以 避免因為不銹鋼板中含有粉塵與油漬而導致後段製程出現瑕疵。經過電解脫脂這個 階段處理後，可將不銹鋼板上之油漬等給清潔乾淨，以增加版片本身之附著性且可 減少後段製程品質不穩的狀況發生。

2.去水烘烤

此步驟為微影成像的第二個步驟，主要目的是在對不銹鋼表面做處理，以增加光 阻覆蓋在不銹鋼表面上之附著力，當不銹鋼板在前處理製程完成後送至黃光區，或 不銹鋼在黃光製程前曾閒置一段時間，不銹鋼表面便容易有含水氣之可能性。加入 去水烘烤之步驟，可把不銹鋼之水氣給去除，此步驟可使不銹鋼和光阻間之附著力 能有所增加及改善。

3.光阻塗佈

此步驟是微影成像的第三個步驟，主要目的是將光阻能夠緊貼在不鏽鋼板表面 上，以利後續曝光之步驟，此步驟的好壞將對於後續蝕刻階段將有絕對的影響力。

此步驟需要注意的地方是光阻的膜厚、滾壓的壓力、滾壓的時間及光阻本身的溫度。

4.曝光

曝光之主要目的是將光罩之圖形轉寫到不銹鋼板上，一般使用紫外光當曝光源，

當光源經過光罩達到光阻時，將使光阻之感光物質產生高分子聚合(負型光阻)或分 解(正型光阻)，而達到圖形轉移之目的，此步驟的參數控制好壞將對於產品有絕對 的影響。

5.顯影

曝光後，為使圖案顯現，必須移去不必要之光阻，負光阻顯影液，會將未曝光之 部分以溶劑洗去，已曝光部份則因分子聚合而留下圖形，對正光阻而言曝光部分將 被洗去，而留下未曝光部份之圖形，正好與負光阻式呈現相反的形貌。

6.硬烤

在光阻顯影成像後，最後仍會經過一道烘烤之步驟，稱為硬烤(Hard Back)，其目 的在移除剩餘之溶劑及水氣，使光阻內未溶解之感光化合物和樹脂之結合更緊密，

以增加光阻對熱之穩定性和底層物質之附著性。

7.3D 量測

在製作導光板模仁的最終一道程序，就是將微影製程好的導光板模仁經由精密的 3D量測儀器來確定在導光板模仁上之微結構尺寸是否超出範圍，如果超出範圍就重 工，如微結構尺寸有達到規範內就可進行之後的蝕刻步驟。

導光版模仁之黃光微影製程步驟一共需要六道程序，只要沿著此六道程序即可將 光學設計好之圖形成功的轉印到不鏽鋼板上，導光板黃光微影基本加工程序如圖24 所示。

圖 24 導光板黃光微影基本加工流程圖

資料來源：ITRI 材料與化工研究所精密金屬實驗室