本發(fā)明涉及金屬微結(jié)構(gòu)制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種在硅基底上制備全金屬微空腔結(jié)構(gòu)的方法，特別是涉及到一種基于二次曝光的UV-LIGA工藝在硅基底上制備微空腔金屬結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

在MEMS(微機電系統(tǒng))中，微空腔結(jié)構(gòu)在許多領(lǐng)域如高頻微波傳輸、傳感器、微諧振器等領(lǐng)域具有較為廣泛的應(yīng)用前景，引起了研究者越來越多的關(guān)注。由于其尺寸微小，且復雜度相對于平面開放式的微結(jié)構(gòu)大為增加，微空腔結(jié)構(gòu)的制作工序較為復雜。

現(xiàn)有3D-微空腔結(jié)構(gòu)的加工制備工藝大都是利用光刻工藝制作出空腔凹槽，然后進行電鑄，光刻工藝與電鍍工藝對此交替使用，最后電鍍出微空腔結(jié)構(gòu)，將光刻膠剝離即可制得微空腔結(jié)構(gòu)。此方法工序較為繁瑣，制作周期較長，且制備的微空腔結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)粗糙度較大、側(cè)壁垂直度較差等問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種在硅基底上制備全金屬微空腔結(jié)構(gòu)的方法，采用的技術(shù)手段是犧牲層、真空濺射、UV-LIGA、微電鑄及微電鑄后處理技術(shù)，一次旋涂、二次曝光、一次顯影、一次電鑄的方法，可解決目前的多層連續(xù)加工工藝存在的中心對準難、金屬外壁粗糙度大以及垂直度低等問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種在硅基底上制備全金屬微空腔結(jié)構(gòu)的方法，該方法具體包括以下步驟：

在硅基底上真空濺射一層厚度約為30nm的銅金屬層，在金屬層上涂覆一層厚度約為50nm的正光刻膠，將涂覆正性光刻膠的硅基片置于刻有圖案1、玻璃材質(zhì)、厚度為3mm的鍍鉻1號掩膜版下，使用波長約為365納米的紫外光曝光；將硅基片浸沒在TMAH顯影液中顯影，刻蝕掉暴露的金屬層，并去除未曝光的正光刻膠，獲得所需金屬種子層；

在硅底層上涂覆一層50μm厚的正光刻膠；將涂覆正光刻膠的硅基片置于刻有圖案2、玻璃材質(zhì)、厚度為3mm的鍍鉻2號掩膜版下，用波長約為365nm的紫外光曝光；

將曝光過的硅基片置于刻有圖案3、玻璃材質(zhì)、厚度為3mm的鍍鉻3號掩膜版下，用波長約為365nm的紫外光曝光；將二次曝光后的硅基底置于TMAH顯影液中顯影，獲得微結(jié)構(gòu)的膠膜結(jié)構(gòu)；

將膠膜結(jié)構(gòu)置于由9080g無水硫酸銅、1283ml硫酸、4ml鹽酸以及76g十二水硫酸鋁鉀 混合配制的電鑄液中，在32.2℃的電鑄溫度下進行微電鑄，得到微空腔金屬結(jié)構(gòu)；

用PG去膠劑完全去除硅基片上的正光刻膠膠膜結(jié)構(gòu)，獲得微空腔金屬結(jié)構(gòu)。

該方法可以通過二次曝光一次顯影獲得所需膠膜微結(jié)構(gòu)，可解決目前的多層連續(xù)加工工藝存在的中心對準難、金屬外壁粗糙度大以及垂直度低等問題。

根據(jù)本發(fā)明提供的具體實施例，本發(fā)明公開了以下技術(shù)效果：

本發(fā)明的在硅基底上制備全金屬微空腔結(jié)構(gòu)的方法中通過二次曝光一次顯影獲得所需膠膜微結(jié)構(gòu)；所得金屬外殼的內(nèi)側(cè)壁粗糙度小且垂直度良好，此方法制備步驟簡練，工藝簡單，成本低，效果優(yōu)。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明制備金屬種子層加工工藝流程圖；

圖2為本發(fā)明第一次曝光工藝示意圖；

圖3為本發(fā)明第二次曝光工藝示意圖；

圖4為本發(fā)明顯影、微電鑄工藝示意圖；

圖5為本發(fā)明去膠獲得微空腔金屬結(jié)構(gòu)工藝示意圖。

圖中：1-硅基底，2-金屬層，3-正光刻膠，4-紫外光，5-1號掩膜版，6-未曝光的正光刻膠，7-金屬種子層，8-正光刻膠，9-2號掩膜版，10-曝光的正光刻膠，11-紫外光，12-3號掩膜版，13-膠膜結(jié)構(gòu)，14-電鑄的銅結(jié)構(gòu)，15-微空腔金屬結(jié)構(gòu)

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明的目的是提供一種在硅基底上制備全金屬微空腔結(jié)構(gòu)的方法。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

如圖所示，一種在硅基底上制備全金屬微空腔結(jié)構(gòu)的方法，該方法具體包括以下步驟：

圖1制備金屬種子層。具體步驟是：首先，按順序分別用丙酮、乙醇、去離子水超聲清洗硅基底1；其次在硅基底1上真空濺射一層厚度約為30nm的銅金屬層；在金屬層上涂覆一層厚度約為50nm的正光刻膠3，將涂覆正性光刻膠3的硅基片2置于刻有圖案1、玻璃材質(zhì)、厚度為3mm的鍍鉻1號掩膜版5下，使用波長約為365納米的紫外光4曝光；將硅基片浸沒在TMAH顯影液中顯影，未曝光的正光刻膠6保護其覆蓋的金屬層，刻蝕掉金屬層2暴露的金屬層，并去除未曝光的正光刻膠6，獲得所需金屬種子層7；

圖2為本發(fā)明第一次曝光。具體步驟是：金屬種子層7硅基底上涂覆一層50μm厚的正光刻膠8；將涂覆正光刻膠8的硅基片置于刻有圖案2、玻璃材質(zhì)、厚度為3mm的鍍鉻2號掩膜版9下，用波長約為365nm的紫外光4曝光6s，正光刻膠8見光后為曝光的正光刻膠10，其化學分解，成為溶解度增強劑，大幅提高顯影液中的溶解度因子至100或者更高，極易溶解于TMAH顯影液內(nèi)；

圖3為本發(fā)明第二次曝光工藝。具體步驟是：將一次曝光過的硅基片置于刻有圖案3、玻璃材質(zhì)、厚度為3mm的鍍鉻3號掩膜版12下，用波長約為365nm的紫外光11曝光2s，得到上層曝光的正光刻膠10；

圖4為本發(fā)明顯影、微電鑄工藝示意圖。具體步驟是：將二次曝光后的硅基底置于TMAH顯影液中顯影，獲得微結(jié)構(gòu)的膠膜結(jié)構(gòu)13；將膠膜結(jié)構(gòu)置于由9080g無水硫酸銅、1283ml硫酸、4ml鹽酸以及76g十二水硫酸鋁鉀混合配制的電鑄液中，在32.2℃的電鑄溫度下進行微電鑄，得到電鑄的銅結(jié)構(gòu)14；

圖5為本發(fā)明去膠獲得微空腔金屬結(jié)構(gòu)。具體步驟是：用PG去膠劑完全去除硅基片上的正光刻膠膠膜結(jié)構(gòu)13，獲得微空腔金屬結(jié)構(gòu)15。

本發(fā)明的在硅基底上制備微空腔金屬結(jié)構(gòu)的方法中，通過單次旋涂、兩次連續(xù)曝光、一次顯影、一次微電鑄即獲得微空腔金屬結(jié)構(gòu)。此方法制備的微空腔金屬結(jié)構(gòu)的側(cè)壁粗糙度小和垂直度良好，且方法制備步驟簡練，工藝簡單，成本低，效果優(yōu)。

本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。

本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處。綜上，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。