[发明专利]一种空心倾斜金属微针阵列及其基于SU-8模具的制造方法

权利要求书

1.一种空心倾斜金属微针阵列的制造方法，所述空心倾斜金属微针阵列的金属材料为可电镀金属，空心倾斜金属微针呈斜圆锥状，倾斜角度为50°～70°；垂直高度为500μm～650μm；空心倾斜金属微针底部到尖端为等壁厚结构，壁厚为8μm～10μm；空心倾斜金属微针底部外径为150μm～250μm；空心倾斜金属微针锥角为10°～15°，空心倾斜金属微针顶部带有尖端，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：在玻璃基底上制备SU-8模具，包括以下子步骤：

1.1玻璃基底上制备SU-8模具掩膜图形

将玻璃片1充分热烘或氧等离子清洗，去除基底表面的有机物；然后在玻璃片表面溅射一层金属铬；在铬金属层上旋涂正胶，曝光、显影后露出需要腐蚀的铬，在金属铬腐蚀液中腐蚀后得到SU-8模具掩膜图形层4；

1.2在玻璃片表面制备SU-8模具底部牺牲层

将样件清洗并充分热烘，在样件无金属铬的一面旋涂OmniCoat作为SU-8模具底部牺牲层2并充分热烘；

1.3背面倾斜曝光

在步骤1.2得到样件的OmniCoat面旋涂第一层SU-8光刻胶3，然后进行正面垂直无掩模曝光；在同一面上再旋涂第二层SU-8光刻胶5，第二层光刻胶5厚度决定SU-8模具上微针垂直高度及空心倾斜金属微针垂直高度H，第二层光刻胶层5经充分前烘后，将样件置于紫外曝光灯下，SU-8模具掩膜图形层4朝向紫外光灯，利用夹具使样件与紫外光夹角β为40°～90°，样件与紫外光夹角β决定SU-8模具上微针的倾斜角度及空心倾斜金属微针倾斜角度α，然后经后烘、显影得到SU-8模具6；

在得到的SU-8模具表面用喷胶机喷涂一层OmniCoat，置于旋涂机上甩胶，然后置于恒温箱中热烘；

步骤二：在SU-8模具表面制备空心倾斜金属微针，包括以下子步骤：

2.1在SU-8模具表面溅射沉积金属种子层

在步骤1.3得到喷涂OmniCoat的SU-8模具6上溅射沉积金属种子层7，溅射中确保样件与金属沉积方向的夹角为180°-α，SU-8模具上微针与金属沉积方向平行，确保SU-8模具上微针外部完全被沉积的金属种子层7包裹；

2.2在金属种子层表面电镀金属层，形成倾斜金属微针结构层

将样件放入可电镀金属的电解质溶液中进行电镀，形成倾斜金属微针结构层8；

步骤三：制备倾斜金属微针顶部尖端，包括以下子步骤：

3.1制备SU-8模具上倾斜金属微针顶部尖端掩模

在步骤2.2得到的倾斜金属微针结构层8表面旋涂SU-8光刻胶，然后将其置于热板上热烘，使SU-8胶层充分平坦，然后将样件置于显微镜下观察SU-8光刻胶面与SU-8模具微针顶部垂直距离d，重复前述旋涂和热烘，直至SU-8光刻胶面比SU-8模具微针顶部垂直距离d为50μm～70μm；

将样件涂胶面置于紫外光灯下进行无掩模垂直曝光，曝光量为标准曝光能量的1/4～1/3，然后进行正常的热烘，得到SU-8模具上微针顶部倾斜尖端掩模9；

3.2制备SU-8模具上倾斜金属微针顶部倾斜尖端

将步骤3.1处理后的样件进行第一次RIE刻蚀，刻蚀中样件与刻蚀方向的夹角γ为60°～70°，刻蚀掉倾斜金属微针结构层8顶部固化的SU-8胶层；

保持样件与刻蚀方向的夹角不变，将样件置于含氟气体进行第二次RIE刻蚀，去除SU-8模具上微针顶部表面的倾斜金属微针结构层和电镀金属层，直至露出SU-8模具；

步骤四：去除SU-8模具；

将步骤3得到的样件置于SU-8专用去胶液中，得到带尖端的空心倾斜金属微针阵列。