[发明专利]金属微器件LIGA成型过程中提高电铸层均匀性的方法

说明书

本发明提出了一种金属微器件LIGA成型过程中提高电铸层均匀性的方法，首先在基板上涂第一负光刻胶，进行前烘，进行曝光，显影，并进行烘烤成坚硬胶膜；在图形化的第一负光刻胶胶膜上溅射导电金属，得到金属种子层；在种子层上涂覆正性光刻胶，经过前烘、曝光、显影后，将辅助结构的图形转移到正性光刻胶胶膜上，即形成掩蔽层；对种子层进行腐蚀，得到辅助结构图形的种子层；在具有微器件图形的金属基板和具有辅助结构图形的种子层上涂覆第二负光刻胶，经过前烘，曝光，后烘，显影，得到具有微器件和辅助结构图形的第二负光刻胶胶膜；微电铸金属；去除光刻胶及辅助结构电铸层，得到微器件；本方法提高复杂结构微器件的铸层均匀性。

技术领域

本发明属于微制造技术领域，特别是一种金属微器件LIGA成型过程中提高电铸层均匀性的方法。

背景技术

随着微机电系统(MEMS)技术的发展进步，金属微器件在生物医学、航空航天、电子通讯等领域得到了较好的应用。基于UV-LIGA技术的微电铸工艺是制作金属微器件的有效方法之一。然而，在微电铸过程中，电流的边缘效应造成电场线容易在阴极边角处集中，电铸后的金属微器件存在铸层厚度均匀性差的问题。这种铸层不均匀现象不仅会降低电铸效率，延长制作周期，而且会影响金属微器件的尺寸精度，严重影响着金属微器件的后续使用。

为了减小电铸时电流边缘效应带来的影响，提高金属微器件铸层的均匀性，期刊International Journal of Machine Tools and Manufacture 2000年第40卷第7期第1065–1072页提出了片外辅助阴极的方法。即在距离阴极表面特定距离的位置放置一个框型的辅助阴极，通过外置的辅助阴极减小电流边缘效应达到改善均匀性的目的。但是，该方法采用的片外辅助阴极和需要的沉积的阴极表面不在同一平面内，对电流边缘效应的改善程度有限。随着片外辅助阴极放置位置和沉积阴极距离的增加，当距离大于2.5mm时，片外辅助阴极对铸层均匀性的改善不起任何作用，且该方法只适用于一些简单图形的辅助阴极，复杂图形的辅助阴极制作比较困难。期刊《微细加工技术》2008年第5期第45-49页提出了片内辅助阴极的方法。即先在玻璃基板上溅射一层Cr/Cu种子层，然后旋涂AZP4903正性光刻胶，通过光刻将微结构和辅助图形同时图形化，最后通过电铸制作微结构达到改善微结构铸层均匀性的目的。该方法由于片内辅助阴极和微结构在同一平面，改善铸层均匀性的效果更好。但是由于该方法在微器件电铸完成后片内辅助阴极采取了免去除的方式，因此改变了微器件的原始设计方案，导致微器件的使用性能受到一定的影响，这从设计的角度是不允许的。同时由于片内辅助阴极设置在微器件外围，对结构复杂的微器件内部的均匀性改善效果不明显。因此，探索一种简单、高效，且不改变微器件原始设计方案的、提高铸层均匀性的方法具有重要的意义。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种金属微器件LIGA成型过程中提高电铸层均匀性的方法，以解决微器件成型过程中铸层均匀性及片内辅助阴极改变微器件原始结构的问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种金属微器件LIGA成型过程中提高电铸层均匀性的方法，包括以下步骤：

步骤S1、在基板上第一涂覆负光刻胶，制作牺牲层：在基板上涂第一负光刻胶，进行前烘，在基板上覆盖具有微器件图形的掩膜板进行曝光，显影，将微器件的图形转移到第一负光刻胶胶膜上，并进行烘烤成坚硬胶膜；

步骤S2、制作种子层：在图形化的第一负光刻胶胶膜上溅射导电金属，得到导电金属种子层；

步骤S3、制作掩蔽层：在导电种子层上涂覆正性光刻胶，经过前烘、在基板上覆盖具有辅助结构图形的掩膜板进行曝光、显影后，将辅助结构的图形转移到正性光刻胶胶膜上，即形成掩蔽层；

步骤S4、对种子层进行腐蚀：对图形化的掩蔽层进行腐蚀，去除掩蔽层以外的导电金属种子层，然后去除正性光刻胶，得到辅助结构图形的种子层；