[發明專利]一種曲面結構電場式時柵角位移傳感器微納制造方法

有效

• 申請號: 201210573818.3
• 申請日: 2012-12-26
• 公開（公告）號: CN103075954A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 丑修建;張文棟;薛晨陽;田英;許卓;薛彥輝
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: G01B7/02
• 分類號: G01B7/02;B81C1/00;B81C3/00
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源

1.一種曲面結構電場式時柵角位移傳感器微納制造方法，其特征在于包括測頭基體制造方法和定尺基體制造方法，其中測頭基體制造方法包括以下步驟：

選取以絕緣體為材料的兩個半筒狀曲面體（1）；

將兩曲面體（1）按照工業標準濕法清洗工藝進行清洗；

在其中一個曲面體（1）的內表面通過磁控濺射工藝沉積電極層（3），電極層（3）厚度為600~800nm，電極層（3）的材料為Al、Ag、Au、Pt；

制備其上有測頭基體電極形狀和電極連線圖案的第一光刻掩膜板（5），其次在曲面體（1）的電極層（3）表面利用勻膠機旋涂光刻膠（4），然后進行前烘，勻膠機的甩膠速度為2000~2500r/min，前烘溫度為80~100℃，前烘時間為5~10min；

用光刻裝置和遮擋板在曲面體（1）上曝光出測頭基體電極形狀：所述光刻裝置包括光刻機、步進電機、控制器、驅動器、垂直移動平臺和電源，電源分別和步進電機、控制器和驅動器連接，控制器和驅動器都與步進電機連接，步進電機的輸出軸通過連接桿和沉積有電極層（3）的曲面體（1）連接，第一光刻掩膜板（5）固定在垂直移動平臺上，曝光前，調整好第一光刻掩膜板（5）相對于曲面體內表面的高度，遮擋板遮蓋在第一光刻掩膜板（5）的圖案上，且在水平方向上留下條狀的要曝光區域，調整曲面體（1）的位置，使得條狀的要曝光區域和曲面體（1）上的對應曝光區域平行，紫外光（6）通過透光區域照射在曲面體（1）上，這個區域曝光完成后，遮擋板移動，在第一光刻掩膜板（5）上增加條狀的要曝光區域，同時控制器控制步進電機轉動一定角度，使得增加的要曝光區域和曲面體（1）上對應的曝光區域平行，紫外光（6）通過透光區域照射在曲面體（1）上，這個區域曝光完成后，遮擋板移動，在第一光刻掩膜板（5）上增加條狀的要曝光區域，同時控制器控制步進電機轉動一定角度，使得增加的要曝光區域和曲面體（1）上對應的曝光區域平行，紫外光（6）通過透光區域照射在曲面體（1）上……,依次重復，直至完成測頭基體電極（7）的曝光；

將曝光后的曲面體（1）浸泡在顯影液中進行顯影，顯影的時間為50~80s；

顯影后的曲面體（1）進行堅膜，堅膜溫度為100~140℃，堅膜時間為10~15min；

堅膜后的曲面體（1）以光刻膠為掩膜，在腐蝕液中進行濕法腐蝕，腐蝕出曲面體（1）上的測頭基體電極（7），腐蝕時間為10~15min；

清洗掉曲面體（1）上測頭基體電極（7）表面上的光刻膠；

測頭基體電極（7）在氮氣氣氛下退火，退火溫度為400~500℃，退火時間為10~15min；

將兩個曲面體（1）通過精密裝配組裝在一起，形成筒狀的測頭基體；

定尺基體制造方法包括以下步驟：

選取以絕緣體為材料的圓柱棒（2）；

將圓柱棒（2）按照工業標準濕法清洗工藝進行清洗；

在圓柱棒（2）的柱面通過磁控濺射工藝沉積電極層（3），電極層（3）厚度可為600~800nm；

制備其上有部分定尺基體電極形狀和電極接線圖案的第二光刻掩膜板（8），其次在圓柱棒（2）的電極層（3）表面利用勻膠機旋涂光刻膠（4），然后進行前烘，勻膠機的甩膠速度為2000~2500r/min，前烘溫度為80~100℃，前烘時間為5~10min；

用光刻裝置在圓柱棒（2）柱面曝光出定尺基體電極形狀：所述光刻裝置包括光刻機、步進電機、控制器、驅動器、垂直移動平臺和電源，電源分別和步進電機、控制器和驅動器連接，控制器和驅動器都與步進電機連接，步進電機的輸出軸通過連接桿和圓柱棒（2）連接，第二光刻掩膜板（8）固定在垂直移動平臺上，曝光前，調整好第二光刻掩膜板（8）相對于圓柱棒（2）柱面的高度，紫外光（6）先照射圓柱棒（2）柱面的一定區域，這個區域曝光完成后，控制器控制步進電機轉動一定角度n1，曝光圓柱棒（2）柱面的下一個區域，這個區域曝光完成后，控制器再控制步進電機轉動一定角度n1，曝光圓柱棒（2）表面的下一個區域，直至曝光出一組完整的塊狀電極，然后控制器控制步進電機轉動另一個角度n2，進入下一組塊狀電極的曝光區域，控制器控制步進電機以角度n1帶動圓柱棒（2）逐漸曝光，直至這一組塊狀電極光刻完成，然后控制器控制步進電機轉動另一個角度n2，進入下一組塊狀電極的曝光區域……，依次重復，直至完成定尺基體電極（9）的曝光；

將曝光后的圓柱棒（2）浸泡在顯影液中進行顯影，顯影的時間為50~80s；

顯影后的圓柱棒（2）進行堅膜，堅膜溫度為100~140℃，堅膜時間為10~15min；

堅膜后的圓柱棒（2）以光刻膠為掩膜，在腐蝕液中進行濕法腐蝕，腐蝕出圓柱棒上的定尺基體電極（9），腐蝕時間為10~15min；

清洗掉圓柱棒（2）電極表面上的光刻膠；

定尺基體電極（9）在氮氣氣氛下退火，退火溫度為400~500℃，退火時間為10~15min，形成定尺基體。