專(zhuān)利名稱(chēng)：多層結(jié)構(gòu)的微部件及固化的su8光刻膠薄片的加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微加工領(lǐng)域基于UV-LIGA技術(shù)制造微型機(jī)械部件，特別是涉及一種通 過(guò)固化光刻膠制作多層結(jié)構(gòu)的微部件的加工方法。
背景技術(shù)：
具有高精度的微部件在鐘表業(yè)和生物微型機(jī)電系統(tǒng)(bio-MEMQ中都有重要的應(yīng) 用。與傳統(tǒng)的通過(guò)去除材料來(lái)實(shí)現(xiàn)功能的機(jī)械加工不同，基于紫外光深刻模造法(UV-LIGA) 的加工技術(shù)是一種通過(guò)原子堆積而得到微部件的加工技術(shù)。這種技術(shù)可以給X-Y平面內(nèi)的 設(shè)計(jì)帶來(lái)很大的自由度，從而實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜的微部件的加工。在許多應(yīng)用當(dāng)中，由于微部件 裝的尺寸較小難以裝配，于是出現(xiàn)了對(duì)多層的微部件加工方式的需求。鐘表制造業(yè)和bio-MEMS領(lǐng)域，微部件要求具有精確的外形和光潔的側(cè)壁。這些要 求對(duì)于傳統(tǒng)的加工方式是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。同時(shí)，為了減少后續(xù)裝配過(guò)程中可能出現(xiàn)的裝 配誤差，微部件通常會(huì)采用具有多層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。現(xiàn)有的UV-LIGA可以實(shí)現(xiàn)高精度外形和 光潔側(cè)壁的完美結(jié)合。以電鑄鎳部件為例，外形的誤差可以很容易的被控制在1微米以?xún)?nèi)， 同時(shí)可以得到粗糙度小于50納米的側(cè)壁。圖1是現(xiàn)有的UV-LIGA生產(chǎn)流程圖，如圖1所 示，首先在具有種子層的基底上覆蓋一層光刻膠，烘干之后進(jìn)行曝光顯影；緊接著再進(jìn)行勻 膠、烘膠、曝光、顯影，來(lái)定義第二層的圖案；然后用同樣的方法來(lái)定義第三層圖案。圖1中 (a, d，g)為勻膠、烘膠過(guò)程，(b，e, i)為曝光過(guò)程；(c，f，j)為后烘、顯影過(guò)程；(k)為電鑄 過(guò)程。從圖1可以看出，當(dāng)?shù)诙庸饪棠z覆蓋在第一層圖案上的時(shí)候，第一層圖案會(huì)被 光刻膠填充。為了防止在第二次曝光的時(shí)候破壞第一層的圖案，就要求被第二層光刻膠填 充的圖案要得到保護(hù)，這樣就要求第二層的圖案要比第一層大。同樣，第三層的圖案要比第 二層更大，依此類(lèi)推。用這種方法得到的微部件只是標(biāo)準(zhǔn)的階梯狀結(jié)構(gòu)，在該方法中液態(tài) SU8涂在前一層定義好的圖案上，液態(tài)的光刻膠填埋所有圖案。但該方法會(huì)對(duì)下一層曝光造 成限制，并對(duì)上一層圖案造成損壞，無(wú)法實(shí)現(xiàn)不規(guī)則的微結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服已有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種非標(biāo)準(zhǔn)多層結(jié)構(gòu) 的微部件的加工方法。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種固化的SU8光刻膠薄片的加工方法，包括以下 步驟A.在涂有AZ4620光刻膠的硅片上面涂臘；B.在涂臘的硅片上覆蓋鋁箔；C.在覆蓋鋁箔的硅片上勻液態(tài)的SU8光刻膠，并烘膠；D.取下硅片；E.揭下鋁箔，得到固化的SU8光刻膠薄片。
一種多層結(jié)構(gòu)微部件的加工方法，包括以下步驟(a)在金屬種子層的基底上勻膠、烘膠；(b)對(duì)烘干的膠進(jìn)行紫外線曝光；(c)對(duì)曝光的光刻膠進(jìn)行后烘、顯影；(d)粘貼固化的SU8光刻膠薄片；(e)對(duì)(d)中的固化的SU8光刻膠薄片進(jìn)行曝光；(f)對(duì)(e)中的固化的SU8光刻膠薄片進(jìn)行后烘、顯影；(g)濺射金屬導(dǎo)電層；(h)粘貼固化的SU8光刻膠薄片；(i)對(duì)(h)中的固化的SU8光刻膠薄片進(jìn)行曝光；(j)對(duì)(i)中的固化的SU8光刻膠薄片進(jìn)行后烘、顯影；(k)電鑄。通過(guò)重復(fù)所述(d)、(e)、(f)、(g)步驟1次至5次，能夠獲得第四層至第八層微部 件。本發(fā)明的有益效果是由于使用固化的SU8光刻膠薄片，避免了對(duì)上一層圖案的 破壞，對(duì)相鄰兩層之間的圖案大小沒(méi)有限制，該微結(jié)構(gòu)可以為后續(xù)的裝配過(guò)程提供更多的 便利。


圖1是現(xiàn)有的UV-LIGA流程圖圖2是本發(fā)明多層結(jié)構(gòu)的UV-LIGA流程圖；圖3是固化的SU8光刻膠薄片加工方法流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明光刻膠SU8是一種負(fù)膠，在光刻及后烘之后會(huì)發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，從而得到一個(gè)具有 很好的機(jī)械性能的結(jié)構(gòu)。但是在沒(méi)有經(jīng)過(guò)曝光和后烘的時(shí)候，固化的SU8具有很高的脆性， 這使得固化的SU8很難從基底上取下。圖3是固化的SU8光刻膠薄片可順利從基底上取下的加工方法流程圖圖中，(a) 在硅片基底上涂臘；(b)將鋁箔貼在硅片上；(c)勻膠、烘膠；(d)取下硅片；(e)揭下鋁箔。下面對(duì)固化SU8光刻膠薄片的剝離方法作一說(shuō)明A.在涂有AZ4620光刻膠的硅片上面涂臘。為了獲得平整的表面，選用硅片作為基 底。由于臘和硅片的浸潤(rùn)很差，為了保證鋁箔貼到硅片上仍舊保持平整，首先在硅片上面均 勻的涂一層AZ4620光刻膠(3000rpm，15秒)。在90°C的熱臺(tái)上烘5分鐘。然后將臘涂在 硅片上，涂的時(shí)候盡可能保持平整。B.在涂臘的硅片上覆蓋鋁箔。完成涂臘之后，將鋁箔覆蓋在硅片上，為了保持鋁箔 的平整，在鋁箔上面覆蓋硅片并施加50牛頓的壓力，保持5分鐘。關(guān)掉熱臺(tái)，讓硅片自然冷 卻到室溫。C.在覆蓋了鋁箔的硅片上勻液態(tài)的SU8光刻膠，并烘膠。
D.取下硅片。在SU8光刻膠烘干之后，將熱臺(tái)加熱到40°C，這個(gè)溫度下臘開(kāi)始變 軟，此時(shí)可以比較容易的將硅基底同帶有SU8膠的鋁箔分離。E.揭下鋁箔。和硅片基底分離之后，鋁箔上仍舊有一些臘留在表面，為了避免存放 的時(shí)候污染固化的SU8光刻膠薄片，需要將鋁箔揭下。此時(shí)得到固化的SU8光刻膠薄片。本發(fā)明制作的多層結(jié)構(gòu)的微部件是利用固化的SU8光刻膠薄片，在定義的圖案之 后，把事先固化好的SU8光刻膠薄片貼在圖案之上。實(shí)施例1 現(xiàn)以制作三層結(jié)構(gòu)的微部件為例進(jìn)行說(shuō)明。圖2是本發(fā)明多層結(jié)構(gòu)的UV-LIGA流程圖；圖中(a)為勻膠，(b，e，i)為曝光；(d， h)為粘貼固化SU8薄片；(c，f，j)為后烘、顯影；(g)為濺射；(k)為電鑄。如圖2所示，本發(fā)明多層結(jié)構(gòu)的微部件的加工方法，包括以下步驟(a)在具有金屬種子層的基底上面勻膠，勻膠的轉(zhuǎn)速和所選膠的種類(lèi)以及需要的 厚度有關(guān)。以選用SU82100為例，采用IOOOrpm的轉(zhuǎn)速勻膠25秒，得到膠的厚度在100微 米左右。勻膠之后在熱臺(tái)上進(jìn)行烘膠首先把熱臺(tái)溫度設(shè)置在65°C，保持30分鐘，然后把 熱臺(tái)溫度升高到96°C，并保持90分鐘；(b)對(duì)烘干的SU8光刻膠進(jìn)行紫外線曝光，如選用Karl Suss MA4光刻機(jī)；(c)對(duì)曝光的光刻膠進(jìn)行后烘，其目的在于讓紫外線光照過(guò)的SU8膠交聯(lián)。后烘同 樣采用兩個(gè)溫度設(shè)置，首先在65°C的熱臺(tái)上烘5分鐘，然后在96度熱臺(tái)上烘10分鐘。后 烘結(jié)束后要注意冷卻速度不宜過(guò)快，以免造成SU8膠的撕裂。在后烘過(guò)的SU8冷卻到室溫 3小時(shí)后，對(duì)SU8進(jìn)行顯影。顯影時(shí)要注意觀察光刻膠上的圖案，以免顯影時(shí)間太長(zhǎng)破壞圖 案；(d)粘貼固化的SU8光刻膠薄片。首先將帶有第一層圖案的基底放在60°C的熱臺(tái) 上，然后把固化SU8薄片貼在第一層圖案上，保持20分鐘；(e)對(duì)(d)中固化的SU8光刻膠薄片進(jìn)行曝光，同(b)所述；(f)對(duì)(e)中的固化SU8薄片進(jìn)行后烘、顯影，同(c)所述；(g)濺射；由于(e)中定義的圖案比(b)中定義的圖案要大，為了保證后面電鑄效 果，在這層圖案上面濺射一層金屬導(dǎo)電層；(h)固化SU8薄片貼的粘貼，同(d)；(i)對(duì)(h)中的固化SU8薄片進(jìn)行曝光，同(b)所述；(j)對(duì)⑴中的固化SU8薄片進(jìn)行后烘、顯影，同(C)所述；(k)電鑄。電鑄中所使用的電流大小視暴露的導(dǎo)電圖案大小而定，電流密度選為 lA/dm2。通過(guò)重復(fù)上述(d)、(e)、(f)、(g)步驟1次至5次，能夠獲得第四層至第八層微部 件。本發(fā)明由于使用固化的SU8光刻膠薄片，避免了對(duì)上一層圖案的破壞，能夠制作 出相鄰兩層之間不同大小的圖案，實(shí)現(xiàn)真正多層結(jié)構(gòu)的微部件的加工，該微結(jié)構(gòu)可以為后 續(xù)的裝配過(guò)程提供更多的便利。值得指出的是，本發(fā)明并不限實(shí)施例中所舉出的三層結(jié)構(gòu)的微部件的加工，根據(jù) 本發(fā)明思想和方法，可以根據(jù)需要制作出多層結(jié)構(gòu)的微部件，只要本領(lǐng)域普通技術(shù)人員利 用固化光刻膠SU8薄片制作的多層結(jié)構(gòu)的微部件，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種固化的SU8光刻膠薄片的加工方法，其特征在于，包括以下步驟A.在涂有AZ4620光刻膠的硅片上面涂臘；B.在涂臘的硅片上覆蓋鋁箔；C.在覆蓋鋁箔的硅片上勻液態(tài)的SU8光刻膠，并烘膠；D.取下硅片；E.揭下鋁箔，得到固化的SU8光刻膠薄片。
2.一種多層結(jié)構(gòu)的微部件的加工方法，其特征在于，包括以下步驟(a)在金屬種子層的基底上勻膠、烘膠；(b)對(duì)烘干的膠進(jìn)行紫外線曝光；(c)對(duì)曝光的光刻膠進(jìn)行后烘、顯影；(d)粘貼固化的SU8光刻膠薄片；(e)對(duì)(d)中的固化的SU8光刻膠薄片進(jìn)行曝光；(f)對(duì)(e)中的固化的SU8光刻膠薄片進(jìn)行后烘、顯影；(g)濺射金屬導(dǎo)電層；(h)粘貼固化的SU8光刻膠薄片；(i)對(duì)(h)中的固化的SU8光刻膠薄片進(jìn)行曝光；(j)對(duì)(i)中的固化的SU8光刻膠薄片進(jìn)行后烘、顯影； (k)電鑄。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多層結(jié)構(gòu)的微部件的加工方法，其特征在于，通過(guò)重復(fù)所述 (d)、(e)、(f)、(g)步驟1次至5次，能夠獲得第四層至第八層微部件。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種多層結(jié)構(gòu)的微部件及固化的SU8光刻膠薄片的加工方法，包括步驟a.在金屬種子層的基底上勻膠、烘膠；b.對(duì)烘干的膠進(jìn)行紫外線曝光；c.對(duì)曝光的光刻膠進(jìn)行后烘、顯影；d.粘貼固化的SU8光刻膠薄片；e.對(duì)d中的固化的SU8光刻膠薄片進(jìn)行曝光；f.對(duì)e中的固化的SU8光刻膠薄片進(jìn)行后烘、顯影；g.濺射金屬導(dǎo)電層；h.粘貼固化的SU8光刻膠薄片；i.對(duì)h中固化的SU8光刻膠薄片進(jìn)行曝光；j.對(duì)i中固化的SU8光刻膠薄片進(jìn)行后烘、顯影；k.電鑄。有益效果是由于使用固化的SU8光刻膠薄片，避免對(duì)上一層圖案的破壞，對(duì)相鄰兩層之間的圖案大小沒(méi)有限制，該微結(jié)構(gòu)可為后續(xù)的裝配過(guò)程提供更多的便利。
文檔編號(hào)G03F7/40GK102147569SQ20101056904
公開(kāi)日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2010年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月2日
發(fā)明者江爭(zhēng), 王英男, 郭育華, 馬廣禮 申請(qǐng)人:天津海鷗表業(yè)集團(tuán)有限公司, 精藝工程研發(fā)所有限公司