一種實(shí)現(xiàn)光刻膠微結(jié)構(gòu)的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種實(shí)現(xiàn)光刻膠微結(jié)構(gòu)的方法，該方法包括：在襯底表面制備網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)；將該網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)從襯底上剝離并平鋪在固體正膠襯底上，此固體正膠襯底放置于導(dǎo)電基底上；通過(guò)熱壓的方法，將該網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)嵌入該固體正膠襯底表層，同時(shí)將該固體正膠襯底粘附在導(dǎo)電基底上；對(duì)上述表層已嵌入網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)并已粘附在導(dǎo)電基底上的固體正膠襯底，在預(yù)設(shè)的掩模板下進(jìn)行曝光、顯影，得到光刻膠微結(jié)構(gòu)。利用本發(fā)明，通過(guò)在正性光刻膠襯底表面熱壓一層網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)，使得其經(jīng)過(guò)曝光、顯影后，得到的光刻膠微結(jié)構(gòu)中各個(gè)易傾斜、倒塌的局部被表面的網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)相連，成為一個(gè)整體，進(jìn)而有效地防止了各個(gè)局部的傾斜、倒塌。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種實(shí)現(xiàn)光刻膠微結(jié)構(gòu)的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種實(shí)現(xiàn)光刻膠微結(jié)構(gòu)的方法，尤其是針對(duì)具有大高寬比、孤立微結(jié)構(gòu)陣列這一特點(diǎn)的光刻膠微結(jié)構(gòu)，屬于微細(xì)加工【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]20世紀(jì)40年代以來(lái)，半導(dǎo)體微電子技術(shù)以及由此引發(fā)的微型化技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為現(xiàn)代高科技產(chǎn)業(yè)的主要支柱。在過(guò)去的幾十年中，微加工技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了集成電路的發(fā)展，已經(jīng)能夠?qū)⑸蟽|只晶體管制備在方寸大小的芯片上，還可以將普通機(jī)械齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)微縮到肉眼無(wú)法觀察的尺寸。人們?cè)O(shè)想將微傳感器、微處理器、微執(zhí)行器等集成在一個(gè)極小的幾何空間內(nèi)組成微型機(jī)電系統(tǒng)(Micro electro mechanical systems, MEMS),將在醫(yī)療、精密儀器、航空航天、通訊、軍事等領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用前景。如今，MEMS技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，但其主要面向硅材料加工，并且在一次工藝中只能獲得二維圖形，厚度為幾個(gè)微米。微結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用直接導(dǎo)致MEMS市場(chǎng)對(duì)三維微機(jī)械部件的需求大幅增長(zhǎng)。因此三維微細(xì)加工技術(shù)在這個(gè)領(lǐng)域扮演越來(lái)越重要的角色。
[0003]LIGA技術(shù)是由德國(guó)卡斯魯爾的原子核研究中心發(fā)展起來(lái)的并于1986年首次進(jìn)行了公開(kāi)報(bào)道。LIGA工藝包括X光深度光刻、電鑄制模和注模復(fù)制三個(gè)步驟。首先在載有設(shè)計(jì)圖案的掩模板的遮蔽下對(duì)導(dǎo)電襯底上的光刻膠進(jìn)行X光曝光，顯影后得到與掩模圖案相對(duì)應(yīng)的光刻膠的微結(jié)構(gòu)圖案；對(duì)其進(jìn)行電鑄，并利用溶劑去除光刻膠后得到金屬模具；利用此金屬模具，進(jìn)行塑料等材料的灌注成型，脫模后得到塑料制品。LIGA技術(shù)制備出的產(chǎn)品一個(gè)顯著特點(diǎn)是含有大高寬比(或大深寬比或大長(zhǎng)徑比)的局部特征，比如深度I毫米、直徑20微米(即深寬比為50)的圓孔陣列。這是通常MEMS工藝所無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。標(biāo)準(zhǔn)的LIGA技術(shù)是使用X光作為曝光光源，但是由于成本較高，也發(fā)展出其他的所謂準(zhǔn)LIGA技術(shù)，如UV-LIGA,即使用普通紫外光源來(lái)代替X光實(shí)現(xiàn)對(duì)厚膠的曝光。準(zhǔn)LIGA技術(shù)方向也是指向?qū)崿F(xiàn)具有大高寬比局部特征的微結(jié)構(gòu)。
[0004]具有大高寬比局部特征的微結(jié)構(gòu)在許多領(lǐng)域都可以應(yīng)用，目前在天文領(lǐng)域應(yīng)用較為迫切。微孔光學(xué)(Micro Pore Optics)是一種利用大深寬比方孔的側(cè)壁對(duì)X光進(jìn)行反射而實(shí)現(xiàn)對(duì)X光聚焦成像的光學(xué)器件，用于衛(wèi)星裝載的望遠(yuǎn)鏡。在使用LIGA技術(shù)對(duì)其進(jìn)行制備的過(guò)程中，核心問(wèn)題就是實(shí)現(xiàn)大高寬比的光刻膠方形柱、或長(zhǎng)方形柱陣列，目前的技術(shù)在膠柱的高寬比方面還遠(yuǎn)達(dá)不到實(shí)際要求。國(guó)際上使用LIGA技術(shù)制備微孔光學(xué)器件也在積極研究中。另外，用于天文領(lǐng)域的準(zhǔn)直器也具有類(lèi)似的結(jié)構(gòu)，需要進(jìn)一步發(fā)展LIGA技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0005]最終實(shí)現(xiàn)具有大高寬比局部特征的微結(jié)構(gòu)，與很多因素有關(guān)，比如掩模材料的結(jié)構(gòu)和性能、襯底材料的性質(zhì)、光刻膠的性質(zhì)等等。而核心困難是實(shí)現(xiàn)電鑄之前的具有大高寬比特征的光刻膠微結(jié)構(gòu)。這些光刻膠微結(jié)構(gòu)可以分為孤立微結(jié)構(gòu)和互聯(lián)微結(jié)構(gòu)。互聯(lián)微結(jié)構(gòu)，即光刻膠雖然在局部具有大高寬比的特征，但是從整體上看，這些局部可以通過(guò)光刻膠本身連接在一起，互相支撐。這樣的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)起來(lái)要相對(duì)容易很多。孤立微結(jié)構(gòu)，即具有大高寬比特征的局部是孤立的光刻膠結(jié)構(gòu)，周?chē)鷽](méi)有任何結(jié)構(gòu)對(duì)其支撐，比如直徑10微米，高度I毫米的光刻膠圓柱。而對(duì)于單一的，即非陣列的，光刻膠孤立微結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)也相對(duì)容易。實(shí)現(xiàn)最困難的一類(lèi)結(jié)構(gòu)，是這種孤立微結(jié)構(gòu)的陣列。如上例，即圓柱與圓柱之間有一定間距的二維陣列。此時(shí)各個(gè)圓柱之間互不相連，成功實(shí)現(xiàn)較大高寬比的孤立微結(jié)構(gòu)陣列非常困難。目前國(guó)際上能夠?qū)崿F(xiàn)局部高寬比超過(guò)幾百的互聯(lián)光刻膠微結(jié)構(gòu)，而對(duì)孤立微結(jié)構(gòu)，尤其是孤立微結(jié)構(gòu)陣列，從公開(kāi)的文獻(xiàn)上看高寬比僅能實(shí)現(xiàn)十幾。而我們更為關(guān)注如何實(shí)現(xiàn)這種孤立光刻膠微結(jié)構(gòu)陣列。
[0006]對(duì)于孤立光刻膠微結(jié)構(gòu)陣列，在實(shí)現(xiàn)中的具體困難表現(xiàn)在微結(jié)構(gòu)與襯底脫附或微結(jié)構(gòu)傾斜、倒塌。出現(xiàn)此種現(xiàn)象的物理原因是顯影液、清洗液的流動(dòng)沖擊和烘干時(shí)的液面張力導(dǎo)致的間距很小的微結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生的不可忽略的力，這些力作用在膠結(jié)構(gòu)上，并以膠結(jié)構(gòu)與襯底的接觸點(diǎn)為支點(diǎn)產(chǎn)生一個(gè)力矩，促使膠結(jié)構(gòu)傾斜，當(dāng)傾斜角度過(guò)大或膠結(jié)構(gòu)與襯底的附著力過(guò)小時(shí)，膠結(jié)構(gòu)脫落。這種作用對(duì)于大高寬比孤立微結(jié)構(gòu)的效果尤為顯著。在相同條件下，膠結(jié)構(gòu)高寬比越大，將越容易在顯影及后續(xù)工藝中傾斜、倒塌，甚至脫附。
[0007]目前已有文獻(xiàn)對(duì)這種孤立光刻膠微結(jié)構(gòu)陣列的傾斜原理做過(guò)分析并對(duì)液體張力進(jìn)行了理論計(jì)算，也提出了一些解決方案。比如，使用SU8型號(hào)的光刻膠，先利用最終圖案的掩模板對(duì)其進(jìn)行厚膠曝光，之后用套刻的方法，再用輔助的掩模板對(duì)其進(jìn)行二次曝光。后者曝光深度控制到幾十到一百微米左右，圖案為膠結(jié)構(gòu)陣列的連接部分。即光刻膠顯影后能夠得到膠結(jié)構(gòu)陣列，并且膠結(jié)構(gòu)的頂端幾十到一百微米的厚度區(qū)域內(nèi)被光刻膠互相連接。這個(gè)方法的目的是通過(guò)頂端連接的方法，把膠結(jié)構(gòu)固定住，防止傾斜。但是，這個(gè)方法只適用于像SU8 —樣的負(fù)膠，即曝光區(qū)域無(wú)法顯影掉，非曝光區(qū)域能夠顯影掉的膠。當(dāng)使用正膠做相同的工藝時(shí)將完全不適用。第一次的曝光將使得膠結(jié)構(gòu)連接處的光刻膠全部曝光，而再次曝光也無(wú)法使得已曝光的部分在顯影時(shí)能夠留下。而適用于厚膠工藝的SU8等負(fù)膠在曝光后是很難通過(guò)溶劑溶去的，即無(wú)法除膠。雖然國(guó)際上已經(jīng)開(kāi)發(fā)出許多方法去除SU8膠，比如使用氧離子刻蝕法、強(qiáng)氧化性酸腐蝕法等，但是對(duì)于具體應(yīng)用很難普及。例如，在電鑄金屬完成后，對(duì)于一個(gè)直徑20微米，深度I毫米的孔(里面填充有SU8膠)，深寬比達(dá)到50，用氧離子刻蝕法很難刻蝕完全；如果改用強(qiáng)氧化性酸，又要取決于金屬本身的性質(zhì)是否能夠溶于這種氧化性酸。通常情況下，對(duì)于最終的金屬模具或金屬產(chǎn)品，很少是金、鉬這類(lèi)貴金屬，而其他金屬大多不能抵抗強(qiáng)氧化性酸的腐蝕。總之，使用負(fù)膠工藝實(shí)現(xiàn)大高寬比金屬結(jié)構(gòu)仍存在很多問(wèn)題，而對(duì)于普遍使用的PMMA正膠材料,可以使用液態(tài)溶劑將其完全去除。因此開(kāi)發(fā)出一種適用于正膠，并且能夠?qū)崿F(xiàn)大高寬比、孤立光刻膠微結(jié)構(gòu)陣列的方法是很有實(shí)用價(jià)值的。對(duì)此類(lèi)微結(jié)構(gòu)的成功實(shí)現(xiàn)，將會(huì)推動(dòng)整個(gè)LIGA技術(shù)的發(fā)展，提升LIGA技術(shù)在實(shí)現(xiàn)大高寬比、孤立光刻膠微結(jié)構(gòu)這一工藝環(huán)節(jié)的能力。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008](一 )要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0009]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種實(shí)現(xiàn)光刻膠微結(jié)構(gòu)的方法，尤其是針對(duì)具有大高寬比、孤立微結(jié)構(gòu)陣列這一特點(diǎn)的光刻膠微結(jié)構(gòu)。通過(guò)在正性光刻膠襯底表面熱壓一層網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)，使得其經(jīng)過(guò)曝光、顯影后，得到的光刻膠微結(jié)構(gòu)中各個(gè)易傾斜、倒塌的局部被表面的網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)相連，成為一個(gè)整體，來(lái)防止各個(gè)局部的傾斜、倒塌。
[0010](二)技術(shù)方案
[0011]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種實(shí)現(xiàn)光刻膠微結(jié)構(gòu)的方法，該方法包括:步驟10:在襯底表面制備網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)；步驟20:將該網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)從襯底上剝離并平鋪在固體正膠襯底上，此固體正膠襯底放置于導(dǎo)電基底上；步驟30:通過(guò)熱壓的方法，將該網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)嵌入該固體正膠襯底表層，同時(shí)將該固體正膠襯底粘附在導(dǎo)電基底上；步驟40:對(duì)上述表層已嵌入網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)并已粘附在導(dǎo)電基底上的固體正膠襯底，在預(yù)設(shè)的掩模板下進(jìn)行曝光、顯影，得到光刻膠微結(jié)構(gòu)。
[0012]上述方案中，步驟10中所述網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)，為含有大量微小通孔結(jié)構(gòu)的負(fù)性光刻膠薄膜，該微小通孔結(jié)構(gòu)使得負(fù)性光刻膠薄膜形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，且為一個(gè)連續(xù)的整體。所述網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)為厚度為20微米的負(fù)性光刻膠薄膜，該薄膜中含有邊長(zhǎng)為50微米、間距10微米的正方形通孔陣列，陣列周期數(shù)為60X60。
[0013]上述方案中，步驟20中所述剝離，是將襯底上已制備的網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)在去離子水中清洗，自然脫落，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)的剝離。
[0014]上述方案中，步驟20中所述固體正膠襯底，為正性光刻膠，狀態(tài)為固體，采用的材料為固體的聚甲基丙烯酸甲酯。
[0015]上述方案中，步驟30中所述熱壓的方法，是在表面鋪有網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)的固體正膠襯底表面壓重物，并將網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)、固體正膠襯底和導(dǎo)電基底一起加熱到一定的溫度，使得固體正膠襯底軟化，進(jìn)而將其表面的網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)包裹，使網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)嵌入固體正膠襯底表層，同時(shí)固體正膠襯底與導(dǎo)電基底粘附；之后降溫，固體正膠襯底固化，獲得表面層嵌入網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)并與導(dǎo)電基底粘附的固體正膠襯底。
[0016]上述方案中，步驟30中所述導(dǎo)電基底，為金屬基底，在步驟40得到光刻膠微結(jié)構(gòu)之后，該導(dǎo)電基底作為后續(xù)電鍍工藝的籽層。
[0017]上述方案中，步驟40中所述預(yù)設(shè)的掩模板，該掩模板中的圖形將能夠使曝光顯影后的固體正膠襯底產(chǎn)生孤立的光刻膠微結(jié)構(gòu)陣列。
[0018]上述方案中，步驟10中所述網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)具有特定圖樣，該特定圖樣與步驟40中所述的預(yù)設(shè)的掩模板的圖樣有對(duì)應(yīng)關(guān)系，使得該網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)非孔位置的實(shí)體部分與步驟40中所得到的光刻膠微結(jié)構(gòu)中的孤立微結(jié)構(gòu)相接觸。
[0019]上述方案中，步驟40中所述預(yù)設(shè)的掩模板的圖樣，其遮光區(qū)域?yàn)檫呴L(zhǎng)為50微米、間距10微米的正方形陣列，陣列的周期數(shù)為50X50 ;通過(guò)曝光和顯影后，將能夠得到橫截面為邊長(zhǎng)50微米正方形的長(zhǎng)方體陣列，此陣列各個(gè)長(zhǎng)方體間距10微米，周期數(shù)為50X50 ;所有長(zhǎng)方體為孤立膠柱；步驟10中所述網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)具有的特定圖樣，其參數(shù)為:薄膜厚度20微米，薄膜中含有邊長(zhǎng)為50微米、間距10微米的正方形通孔陣列，陣列周期數(shù)為60X60。
[0020](三)有益效果
[0021]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0022]1、利用本發(fā)明，通過(guò)在正膠表面熱壓嵌入網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)，獲得了待曝光的襯底。此襯底經(jīng)過(guò)通常的曝光、顯影工藝后，能夠獲得光刻膠微結(jié)構(gòu)，進(jìn)而通過(guò)電鍍工藝、打磨工藝，能夠獲得對(duì)應(yīng)的金屬微結(jié)構(gòu)。對(duì)于顯影后的孤立光刻膠微結(jié)構(gòu)陣列，當(dāng)其高寬比很大時(shí)，在實(shí)現(xiàn)中非常困難，通常會(huì)出現(xiàn)微結(jié)構(gòu)與襯底脫附或微結(jié)構(gòu)傾斜、倒塌。出現(xiàn)此種現(xiàn)象的物理原因是顯影液、清洗液的流動(dòng)沖擊和烘干時(shí)的液面張力導(dǎo)致的間距很小的微結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生的不可忽略的力，這些力作用在膠結(jié)構(gòu)上，并以膠結(jié)構(gòu)與襯底的接觸點(diǎn)為支點(diǎn)產(chǎn)生一個(gè)力矩，促使膠結(jié)構(gòu)傾斜，當(dāng)傾斜角度過(guò)大或膠結(jié)構(gòu)與襯底的附著力過(guò)小時(shí)，膠結(jié)構(gòu)脫落。這種作用對(duì)于大高寬比的孤立膠結(jié)構(gòu)的效果尤為顯著。在相同條件下，膠結(jié)構(gòu)高寬比越大，將越容易在顯影及后續(xù)工藝中傾斜、倒塌，甚至脫附。而解決此問(wèn)題的方法僅通過(guò)增加光刻膠與襯底的附著力是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因?yàn)榧词构饪棠z不與襯底脫附，也可能因?yàn)樽陨淼臋C(jī)械強(qiáng)度不夠而在液體沖擊下變得彎曲，使得微結(jié)構(gòu)與預(yù)期結(jié)構(gòu)相差甚遠(yuǎn)。本發(fā)明通過(guò)利用網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)固定光刻膠微結(jié)構(gòu)頂端的方法，可以使大量的孤立光刻膠微結(jié)構(gòu)成為頂端互相連接、支撐的整體，這樣可以有效的防止每個(gè)孤立的膠結(jié)構(gòu)由于受到隨機(jī)方向的液體沖擊力而向隨機(jī)方向的傾斜，進(jìn)而獲得預(yù)期的光刻膠微結(jié)構(gòu)。
[0023]2、利用本發(fā)明，通過(guò)在正性光刻膠襯底表面熱壓一層網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)，使得其經(jīng)過(guò)曝光、顯影后，得到的光刻膠微結(jié)構(gòu)中各個(gè)易傾斜、倒塌的局部被表面的網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)相連，成為一個(gè)整體，進(jìn)而有效地防止了各個(gè)局部的傾斜、倒塌。
[0024]3、通過(guò)利用本發(fā)明提供的方法，能夠制備出光刻膠微結(jié)構(gòu)，尤其是具有大高寬比、孤立微結(jié)構(gòu)陣列這一特點(diǎn)的光刻膠微結(jié)構(gòu)，比現(xiàn)有技術(shù)下實(shí)現(xiàn)相同結(jié)構(gòu)具有更大的優(yōu)勢(shì)，這樣的結(jié)構(gòu)通過(guò)后續(xù)的工藝制備出的最終器件在性能上會(huì)有很大提升。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1是本發(fā)明提供的實(shí)現(xiàn)光刻膠微結(jié)構(gòu)的方法流程圖；
[0026]圖2是依照本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)光刻膠微結(jié)構(gòu)的方法流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0027]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0028]下面首先介紹本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)原理，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)光刻膠微結(jié)構(gòu)，尤其是具有大高寬比、孤立微結(jié)構(gòu)陣列這一特點(diǎn)的光刻膠微結(jié)構(gòu)，其原理如下:當(dāng)不使用本發(fā)明的方法時(shí)，對(duì)于經(jīng)過(guò)曝光并顯影后得到的光刻膠微結(jié)構(gòu)，尤其是對(duì)于高寬比很大、孤立的微結(jié)構(gòu)陣列，通常會(huì)出現(xiàn)微結(jié)構(gòu)與襯底脫附或微結(jié)構(gòu)傾斜、倒塌。出現(xiàn)此種現(xiàn)象的物理原因是顯影液、清洗液的流動(dòng)沖擊和烘干時(shí)的液面張力導(dǎo)致的間距很小的微結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生的不可忽略的力，這些力作用在膠結(jié)構(gòu)上，并以膠結(jié)構(gòu)與襯底的接觸點(diǎn)為支點(diǎn)產(chǎn)生一個(gè)力矩，促使膠結(jié)構(gòu)傾斜，當(dāng)傾斜角度過(guò)大或膠結(jié)構(gòu)與襯底的附著力過(guò)小時(shí)，膠結(jié)構(gòu)脫落。這種作用對(duì)于大高寬比、孤立光刻膠微結(jié)構(gòu)的效果尤為顯著。在相同條件下，膠結(jié)構(gòu)高寬比越大，將越容易在顯影及后續(xù)工藝中傾斜、倒塌，甚至脫附。本發(fā)明通過(guò)利用網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)固定光刻膠微結(jié)構(gòu)頂端的方法，使大量的孤立光刻膠微結(jié)構(gòu)成為頂端互相支撐的整體，這樣可以有效的防止每個(gè)孤立的膠結(jié)構(gòu)由于受到隨機(jī)方向的液體沖擊力而向隨機(jī)方向的傾斜，進(jìn)而獲得預(yù)期的光刻膠微結(jié)構(gòu)。
[0029]基于上述實(shí)現(xiàn)原理，圖1示出了本發(fā)明提供的實(shí)現(xiàn)光刻膠微結(jié)構(gòu)的方法流程圖，該方法包括以下步驟:
[0030]步驟10:在襯底表面制備網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)；
[0031]步驟20:將該網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)從襯底上剝離并平鋪在固體正膠襯底上，此固體正膠襯底放置于導(dǎo)電基底上；
[0032]步驟30:通過(guò)熱壓的方法，將該網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)嵌入該固體正膠襯底表層，同時(shí)將該固體正膠襯底粘附在導(dǎo)電基底上；
[0033]步驟40:對(duì)上述表層已嵌入網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)并已粘附在導(dǎo)電基底上的固體正膠襯底，在預(yù)設(shè)的掩模板下進(jìn)行曝光、顯影，得到光刻膠微結(jié)構(gòu)。
[0034]其中，步驟10中所述網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)，為含有大量微小通孔結(jié)構(gòu)的負(fù)性光刻膠薄膜，該微小通孔結(jié)構(gòu)使得負(fù)性光刻膠薄膜形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，且為一個(gè)連續(xù)的整體。例如:網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)的實(shí)體為SU8型負(fù)性光刻膠薄膜，厚度20微米，薄膜中含有邊長(zhǎng)為50微米、間距10微米的正方形通孔陣列，陣列周期數(shù)為60X60 ;即形成了網(wǎng)狀的、含有微結(jié)構(gòu)的負(fù)性光刻膠薄膜。
[0035]步驟20中所述剝離，是將襯底上已制備的網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)在去離子水中清洗，自然脫落，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)的剝離。
[0036]步驟20中所述固體正膠襯底，為正性光刻膠，狀態(tài)為固體，通常為固體的聚甲基丙烯酸甲酯，即PMMA材料。
[0037]步驟30中所述熱壓的方法，即在表面鋪有網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)的固體正膠襯底表面壓重物，并將網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)、固體正膠襯底和導(dǎo)電基底一起加熱到一定的溫度，使得固體正膠襯底軟化，進(jìn)而將其表面的網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)包裹，使網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)嵌入固體正膠襯底表層，同時(shí)固體正膠襯底與導(dǎo)電基底粘附。之后降溫，固體正膠襯底固化，獲得表面層嵌入網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)并與導(dǎo)電基底粘附的固體正膠襯底。
[0038]步驟30中所述導(dǎo)電基底，通常為金屬基底，在步驟40得到光刻膠微結(jié)構(gòu)之后，該導(dǎo)電基底可以作為后續(xù)電鍍工藝的籽層。通常獲得此光刻膠微結(jié)構(gòu)之后，都要進(jìn)行隨后的電鍍工藝以獲得膠圖形對(duì)應(yīng)的金屬微結(jié)構(gòu)。
[0039]步驟40中所述預(yù)設(shè)的掩模板，該掩模板中的圖形將能夠使曝光顯影后的固體正膠襯底產(chǎn)生孤立光刻膠微結(jié)構(gòu)陣列。例如，掩模圖形的遮光區(qū)域?yàn)檫呴L(zhǎng)為50微米、間距10微米的正方形陣列，陣列的周期數(shù)為50X50。通過(guò)曝光和顯影后，將能夠得到橫截面為邊長(zhǎng)50微米正方形的長(zhǎng)方體陣列，此陣列各個(gè)長(zhǎng)方體間距10微米，周期數(shù)為50X50。所有長(zhǎng)方體為孤立膠柱。
[0040]進(jìn)一步地，步驟10中所述網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)具有特定圖樣，該特定圖樣與步驟40中所述的預(yù)設(shè)的掩模板的圖樣有對(duì)應(yīng)關(guān)系，使得該網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)的實(shí)體部分(非孔的位置)與步驟40中所得到的光刻膠微結(jié)構(gòu)中的微結(jié)構(gòu)相接觸，尤其是與具有大高寬比、孤立微結(jié)構(gòu)這一特點(diǎn)的孤立微結(jié)構(gòu)相接觸。例如，如果步驟40中所述預(yù)設(shè)的掩模板的參數(shù)為:單元為邊長(zhǎng)50微米正方形，單元間距10微米，周期數(shù)為50X50。那么此網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)的參數(shù)可以為:薄膜厚度20微米，薄膜中含有邊長(zhǎng)為50微米、間距10微米的正方形通孔陣列，陣列周期數(shù)為60X60。此時(shí)，當(dāng)此薄膜位置相對(duì)于顯影后的膠柱陣列擺放合理時(shí)，能夠保證薄膜中的實(shí)體部分與所有的長(zhǎng)方體膠柱相連接，達(dá)到固定所有膠柱的目的。
[0041]基于圖1所示的實(shí)現(xiàn)光刻膠微結(jié)構(gòu)流程圖，圖2示出了依照本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)光刻膠微結(jié)構(gòu)工藝流程圖，具體如下:
[0042]步驟21:在干凈的玻璃襯底上通過(guò)旋涂、烘干的方法，得到厚度在20微米左右的SU8負(fù)膠薄膜，并通過(guò)紫外光刻技術(shù)獲得具有如下圖樣的微結(jié)構(gòu):邊長(zhǎng)為50微米，間距為10微米的正方形通孔陣列，周期數(shù)為60X60。最終獲得的樣品如圖2(a)所示。注，圖2為示意圖，實(shí)際圖樣的周期數(shù)通常要大于圖示的周期數(shù)；
[0043]步驟22:如圖2(b)所示，將玻璃襯底上已制備好的SU8負(fù)膠網(wǎng)狀薄膜在去離子水中清洗，自然脫落，實(shí)現(xiàn)SU8負(fù)膠網(wǎng)狀薄膜的剝離；取出該SU8負(fù)膠網(wǎng)狀薄膜，置于干凈的正性光刻膠(例如固體PMMA)襯底上，正性光刻膠襯底厚度I毫米；將正性光刻膠襯底置于導(dǎo)電的金屬基底上；
[0044]步驟23:把上述樣品放入烘箱，并在頂端壓放一玻璃片，玻璃片上壓上一塊重量5千克左右的鉛磚，在180°C條件下，烘烤I小時(shí)，并自然降到室溫，將該SU8負(fù)膠網(wǎng)狀薄膜熱壓嵌入正性光刻膠襯底表層，同時(shí)將正性光刻膠襯底粘附在導(dǎo)電基底上，熱壓完后的樣品如圖2(c)所示；
[0045]步驟24:在掩模板的遮蔽下對(duì)上述樣品進(jìn)行曝光，其中的掩模板的圖形為如下參數(shù):掩模圖形的遮光區(qū)域?yàn)檫呴L(zhǎng)為50微米、間距10微米的正方形陣列，陣列的周期數(shù)為50X50。上述遮光的正方形要對(duì)齊網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)薄膜中的梁的交叉點(diǎn)，位置如圖2(d)；
[0046]步驟25:上述樣品顯影后，將能夠得到橫截面為邊長(zhǎng)50微米正方形的長(zhǎng)方體陣列，此陣列各個(gè)長(zhǎng)方體間距10微米，周期數(shù)為50 X 50。所有長(zhǎng)方體為孤立膠柱，膠柱頂端由網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)連接，如圖2(e)所示；
[0047]如果需要，上述樣品可以進(jìn)一步進(jìn)行電鍍工藝用以獲得對(duì)應(yīng)圖形的金屬微結(jié)構(gòu)。
[0048]按照上述方法制備的光刻膠微結(jié)構(gòu)，能夠?qū)τ诠铝⒌奈⒔Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)更大的高寬比性倉(cāng)泛。
[0049]以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種實(shí)現(xiàn)光刻膠微結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，該方法包括: 步驟10:在襯底表面制備網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)； 步驟20:將該網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)從襯底上剝離并平鋪在固體正膠襯底上，此固體正膠襯底放置于導(dǎo)電基底上； 步驟30:通過(guò)熱壓的方法，將該網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)嵌入該固體正膠襯底表層，同時(shí)將該固體正膠襯底粘附在導(dǎo)電基底上； 步驟40:對(duì)上述表層已嵌入網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)并已粘附在導(dǎo)電基底上的固體正膠襯底，在預(yù)設(shè)的掩模板下進(jìn)行曝光、顯影，得到光刻膠微結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)光刻膠微結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，步驟10中所述網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)，為含有大量微小通孔結(jié)構(gòu)的負(fù)性光刻膠薄膜，該微小通孔結(jié)構(gòu)使得負(fù)性光刻膠薄膜形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，且為一個(gè)連續(xù)的整體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的實(shí)現(xiàn)光刻膠微結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，所述網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)為厚度為20微米的負(fù)性光刻膠薄膜，該薄膜中含有邊長(zhǎng)為50微米、間距10微米的正方形通孔陣列，陣列周期數(shù)為60X60。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)光刻膠微結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，步驟20中所述剝離，是將襯底上已制備的網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)在去離子水中清洗，自然脫落，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)的剝離。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)光刻膠微結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，步驟20中所述固體正膠襯底，為正性光刻膠，狀態(tài)為固體，采用的材料為固體的聚甲基丙烯酸甲酯。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)光刻膠微結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，步驟30中所述熱壓的方法，是在表面鋪有網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)的固體正膠襯底表面壓重物，并將網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)、固體正膠襯底和導(dǎo)電基底一起加熱到一定的溫度，使得固體正膠襯底軟化，進(jìn)而將其表面的網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)包裹，使網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)嵌入固體正膠襯底表層，同時(shí)固體正膠襯底與導(dǎo)電基底粘附；之后降溫，固體正膠襯底固化，獲得表面層嵌入網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)并與導(dǎo)電基底粘附的固體正膠襯底。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)光刻膠微結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，步驟30中所述導(dǎo)電基底，為金屬基底，在步驟40得到光刻膠微結(jié)構(gòu)之后，該導(dǎo)電基底作為后續(xù)電鍍工藝的籽層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)光刻膠微結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，步驟40中所述預(yù)設(shè)的掩模板，該掩模板中的圖形將能夠使曝光顯影后的固體正膠襯底產(chǎn)生孤立的光刻膠微結(jié)構(gòu)陣列。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的實(shí)現(xiàn)光刻膠微結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，步驟10中所述網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)具有特定圖樣，該特定圖樣與步驟40中所述的預(yù)設(shè)的掩模板的圖樣有對(duì)應(yīng)關(guān)系，使得該網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)非孔位置的實(shí)體部分與步驟40中所得到的光刻膠微結(jié)構(gòu)中的孤立微結(jié)構(gòu)相接觸。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的實(shí)現(xiàn)光刻膠微結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于， 步驟40中所述預(yù)設(shè)的掩模板的圖樣，其遮光區(qū)域?yàn)檫呴L(zhǎng)為50微米、間距10微米的正方形陣列，陣列的周期數(shù)為50X50 ;通過(guò)曝光和顯影后，將能夠得到橫截面為邊長(zhǎng)50微米正方形的長(zhǎng)方體陣列，此陣列各個(gè)長(zhǎng)方體間距10微米，周期數(shù)為50X50 ;所有長(zhǎng)方體為孤立月父柱； 步驟10中所述網(wǎng)狀負(fù)膠微結(jié)構(gòu)具有的特定圖樣，其參數(shù)為:薄膜厚度20微米，薄膜中含有邊長(zhǎng)為50微米、間距10微米的正方形通孔陣列，陣列周期數(shù)為60X60。
【文檔編號(hào)】B81C1/00GK104199252SQ201410456863
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月10日
【發(fā)明者】張?zhí)鞗_, 伊福廷, 王波, 劉靜, 張新帥 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所