[发明专利]一种金属微结构及其制作方法

说明书

技术领域

本发明属于微细加工、镀膜技术领域，尤其涉及一种金属微结构及其制作方法。

背景技术

光刻技术是指在光照作用下，借助光致刻蚀剂(又名光刻胶)将掩膜版上的图形转移到基片上的技术。其主要过程为：首先紫外光通过掩膜版照射到附有一层光刻胶薄膜的基片表面，引起曝光区域的光刻胶发生化学反应；再通过显影技术溶解去除曝光区域或未曝光区域的光刻胶(前者称正性光刻胶，后者称负性光刻胶)，使掩膜版上的图形被复制到光刻胶薄膜上；最后利用刻蚀技术或镀膜技术将图形转移到基片上。

传统的光刻工艺所针对的光刻胶厚度多为亚微米、微米、十微米量级，而图形平面内尺寸大多远大于厚度尺寸，因此工艺重在关注原始图形转移的精度，即图形在二维平面内的横截面的线宽尺寸的精度。当需要制备高度或深度大于或远大于图形平面内尺寸时，即微结构局部高宽比或深宽比很大时，往往用到准LIGA技术或LIGA技术。

LIGA工艺包括X光深度光刻、电铸制模和注模复制三个步骤。首先在载有设计图案的掩膜版的遮蔽下对导电衬底上的光刻胶进行X光曝光，显影后得到与掩膜图案相对应的光刻胶的微结构图案；对其进行电铸，并利用溶剂去除光刻胶后得到金属模具；利用此金属模具，进行塑料等材料的灌注成型，脱模后得到塑料制品。LIGA技术制备出的产品一个显著特点是含有大高宽比(或大深宽比或大长径比)的局部特征，比如深度1毫米、直径20微米(即深宽比为50)的圆孔阵列。这是通常MEMS工艺所无法实现的。标准的LIGA技术是使用X光作为曝光光源，但是由于成本较高，也发展出其他的所谓准LIGA技术，如UV-LIGA，即使用普通紫外光源来代替X光实现对厚胶的曝光。准LIGA技术方向也是指向实现具有大高宽比局部特征的微结构。

具有大高宽比局部特征的微结构在许多领域都可以应用，目前在天文领域应用较为迫切。微孔光学(Micro Pore Optics)是一种利用大深宽比方孔的侧壁对X光进行反射而实现对X光聚焦成像的光学器件，用于卫星装载的天文望远镜。所需的聚焦镜片需要所有的通孔轴线方向指向同一个球心。即使利用微加工工艺能够制备出孔尺寸达标的镜片，也因为后期对平片进行球面弯曲处理的工艺过于复杂而不能得到应用。

想要获得上述结构，要求制备出同一基片上含有具有不同轴线方向的通孔的金属微结构。使用微加工的传统工艺不能解决这个问题。当曝光、显影工艺结束后，传统工序将进行刻蚀或镀膜。因为曝光过程中光线垂直照射基片上的光刻胶，所以显影后光刻胶图形的微结构侧壁近似垂直于基片，所以经刻蚀或镀膜后所形成的微结构侧壁也是近似垂直于基片。单次的光刻工艺不能任意改变垂直于基片方向上的构型。即使曝光时将基片连同掩模一起与光源的光线方向成一个角度，也只能获得同一基片上具有相同轴线方向的通孔的光刻胶结构。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的在于，提供一种金属微结构及其制作方法，实现了具有不同轴线方向通孔的金属微结构。

(二)技术方案

本发明提供一种金属微结构的制作方法，包括：

S1，在一平整的基片的表面涂覆一层光刻胶，基片在外力作用下可发生形变；

S2，对光刻胶进行曝光、显影，以在基片的表面形成光刻胶图形；

S3，令基片发生形变，以使得所述光刻胶图形随所述基片一同发生形变；

S4，在基片表面上的非光刻胶图形处，进行金属镀膜；

S5，去除光刻胶和所述基片，得到金属微结构。

进一步，步骤S1中，光刻胶的厚度大于0.2mm。

进一步，步骤S3中，通过将基片按压在具有面形的模具上，以使基片发生形变。

进一步，基片为非金属网状结构，其中：步骤S3中，先在基片和模具中间放置一层导电层，再将基片按压在具有面形的模具上，以使导电层与基片一同发生形变；步骤S4中，在导电层上以电镀方式进行金属镀膜。

进一步，基片为非金属薄片，其中：步骤S4中，先在非金属薄片上制作一层导电层，再在导电层上以电镀方式进行金属镀膜。

进一步，基片为金属薄片或金属网状结构，其中：步骤S4中，在金属薄片或金属网状结构上以电镀方式进行金属镀膜。

进一步，步骤S5中，使用有机除胶剂或氧化性强酸去除光刻胶。

进一步，步骤S5中，采用酸腐蚀、碱腐蚀或机械打磨的方法去除基片。

进一步，光刻胶图形为正方形阵列。