[发明专利]空间投影无掩模光刻圆柱形线圈法

说明书

本发明属于微细加工技术领域，更进一步涉及一种用投影成像无掩模曝光技术和一种用投影反射成像无掩模曝光技术，制造圆柱形单层或多层载电流线圈的方法。

目前，用于制造圆柱形载电流线圈的激光束烧蚀机械旋转进给技术，如日本专利，公开特许公报（A）平1-313916，其缺点是需要机械运动，难以在长期工作中保证精度。日本专利公开特许公报A昭62-247514公开的制造圆柱形载电流线圈，采用的是有掩模曝光技术，由于掩模直接与工件接触，容易污染损坏掩模。利用上述技术，已有制造多层圆柱形载电流线圈的技术，如日本专利公开特许公报（A）平1-313916。此专利技术的特点是，多层线圈是由单层线圈骨架套装而成，并未真正实现在同一骨架上制作多层线圈，因此产品体积较大，电磁耦合较松。

本发明的目的是提供一种加工时不需要机械运动，模板与工件不接触，在同一骨架上可制作多层线圈的空间投影无掩模光刻圆柱形线圈法。

本发明的另一目的是提供一种简单、方便、精度高、体积小、电磁耦合紧、成本低的制造圆柱形单层或多层载电流线圈的方法。

本发明用于制造圆柱形单层载电流线圈的方法为：①制作工件：在圆柱形线圈绝缘性骨架上镀上铜膜或别种金属膜，然后在这层金属膜表面涂覆光刻胶;②制作模板：在玻璃或金属板上按照线宽和线间距制作模板;③曝光：用光源、模板和透镜成像系统对工件投影或投影反射成像进行曝光。④将曝光后的工件投入显影或刻蚀这些光刻工艺的后处理工序，制成单层载流线圈;⑤在线圈上涂覆绝缘漆进行封装。

本发明用于制造圆柱形多层载电流线圈的方法为：①在已制成的圆柱形单层载电流线圈上涂覆绝缘层;②制作工件，在绝缘层上镀铜膜或别种金属膜，然后在金属膜上涂覆光刻胶;③制作模板：在玻璃或金属板上按照对线宽和

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

图1为空间三面投影成像无掩模曝光法的示意图。

图2为空间投影反射成像无掩模曝光法的示意图。

空间三面投影成像无掩模曝光法制造圆柱形单层载电流线圈：在圆柱形线圈绝缘性骨架上镀上铜膜或别种金属膜，在这层金属膜表面涂覆光刻胶，经这样处理后称为工件。在玻璃或金属板上制作三块弧面形模板（2），每块模板（2）对截面圆心的张角略大于120度。在每块模板（2）上根据具体要求的线宽，线间距和总匝数以机械方法或光刻方法刻出透明平行弧线，模板的大小由成像倍数决定。用光源（1）、模板（2）、透镜成像系统（3）和另两个结构相同的系统A′和A″同时成像于置于中心的工件（5）上，使三个模板（2）上的平行弧线的像相互连接成一个围绕工件圆柱的空间螺旋线。用长焦距（≥100mm）显微镜（4）对空间螺旋线检焦。将以这种方式曝光后的工件（5）投入显影、刻蚀这两道光刻工艺的后处理工序，直至制出第一层载电流线圈。

按以上描述的技术方案，在聚砜塑料线圈骨架上制作光刻线圈，各项参数为：骨架外径Φ28mm，壁厚0.8mm，线圈线宽0.1mm，线厚0.03mm，载电流强度0.012A，线间距0.1mm，20匝，匝间绝缘强度≥4×10³v/cm线圈层数二层、层间绝缘强度≥2×10⁵v/cm对技术方案中与曝光有关的各个零、部件进行下列精密加工和调试，就可保证制出匝数达到数百匝、线宽和线间距为0.03mm-0.1mm的单层线圈。在骨架上制作符合要求的铜膜（包括对骨架表面进行加工）。在铜膜上制作符合要求的光刻胶膜，以及在显影后的胶膜-铜膜结构上腐蚀出符合要求的铜线圈，以下结合附图1说明曝光机（光刻机）制作和曝光的具体实施方案。用熔石英或石英晶体复眼透镜使光刻光源对模板（2）形成强度均匀的频射（1）;用机械或激光烧蚀方法制作模板（2）;在成像缩小率为10倍时，模板上线宽大于或等于0.3mm，可以保证加工精度;用熔石英或石英晶体和CaF₂晶体制作成像透镜组（3），以清除光刻胶敏感波长（320mm-430mm范围内的色差和像差，保证成像分辨率好于0.03mm，并形成≥5cm的景深和≥0.2mm的焦深，以容许线圈骨架直径约1%的误差。光通过光源透镜形成的光源（1）、模板（2），成像透镜（3）和工件（5）的位置准直和方位调节量分别为0.003mm和0.1度，用长焦距（≥100mm），显微镜（4）检查工件（5）上线条成像和连结情况。

制作多层载电流线圈时，在依照上述参数已制好的单层载电流线圈上涂覆绝缘层，再按制作单层载电流线圈的方法制第二层线圈，其层间绝缘强度≥2×10⁵v/cm，复重以上各步骤，即可制成多层载电流线圈。