[發(fā)明專利]一種基于UV-LIGA技術(shù)的微模具制造方法

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• 申請日: 2017-12-20
• 公開（公告）號: CN108193236A
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭鐘寧;張會寅;鄧宇;洪文生;麥文豪;王文兵;朱紫紅
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué);佛山市鉻維科技有限公司
• 主分類號: C25D1/00
• 分類號: C25D1/00
• 代理公司: 廣州勝沃園專利代理有限公司 44416
• 代理人: 孫文卉

本發(fā)明提供了一種基于UV?LIGA技術(shù)的微模具制造方法，包括以下步驟：(a)清洗金屬基底；(b)烘干金屬基底；(c)倒膠；(d)旋涂；(e)前烘；(f)曝光；(g)后烘；(h)銀鏡鍍膜；(i)顯影；(j)堅(jiān)膜；(k)電鑄；本發(fā)明的鍍導(dǎo)電金屬膜工序在顯影工序之前，有效地避免了微溝槽頂部被沉積的金屬堵塞，達(dá)到改善微細(xì)結(jié)構(gòu)電鑄質(zhì)量的目的，同時不需要昂貴的設(shè)備，成本低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微制造領(lǐng)域，具體涉及一種基于UV-LIGA技術(shù)的微模具制造方法。

背景技術(shù)

微流控芯片是一種微型化、集成化的便攜分析設(shè)備，其流道的尺寸為微米級，分析劑量以微升計(jì)量。微流控芯片的重要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)楹怂岱治觯鞍踪|(zhì)分析和代謝物分析在內(nèi)的生物化學(xué)分析。隨著微流控芯片市場需求增大，然而目前微流控芯片的成本相對較高，僅限于實(shí)驗(yàn)室研究階段。為制造出低成本的微流控芯片，使得微流控芯片平民化，研究快速低成本的、成熟的微結(jié)構(gòu)成型工藝成為迫切需求。微流控芯片所用的材料主要有硅片、玻璃、塑料等。其中塑料的成本最低，然而模具的制造尚未成熟，目前存在的難點(diǎn)主要有：難以深寬比高的微納結(jié)構(gòu)；成型難度大，出現(xiàn)缺陷的概率較高；模具微結(jié)構(gòu)的拔模斜度難以制造，脫模時容易損壞模具微結(jié)構(gòu)等。

UV-LIGA技術(shù)是微制造的一種有效方法，包括光刻-電鑄-模塑三個步驟。UV-LIGA技術(shù)在電鑄模具時分帶背板和不帶背板兩種方式。其中不帶背板電鑄出來的金屬存在與基底結(jié)合力不足、拔模斜度為負(fù)等問題。帶背板電鑄與不帶背板電鑄正好相反，不存在結(jié)合力問題，有正向拔模斜度。由于帶背板的電鑄面積較大，且不導(dǎo)電，一般在電鑄之前，要在工件上鍍一層導(dǎo)電金屬膜，現(xiàn)有技術(shù)鍍膜的工序一般在光刻顯影之后。顯影后再鍍膜的方式電鑄時會電鑄出來的材料會堆積在光刻出來的微溝槽的上部，造成電鑄微結(jié)構(gòu)缺陷。

現(xiàn)有鍍膜技術(shù)主要有：化學(xué)氣相沉積(CVD)，高溫下的氣相反應(yīng)，例如，金屬鹵化物、有機(jī)金屬、碳?xì)浠衔锏鹊臒岱纸猓瑲溥€原或使它的混合氣體在高溫下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)以析出金屬、氧化物、碳化物等無機(jī)材料沉積在襯底表面上生成薄膜的方法。

物理氣相沉積(PVD)，在真空條件下，采用物理方法，將材料源——固體或液體表面氣化成氣態(tài)原子、分子或部分電離成離子，并通過低壓氣體(或等離子體)過程，在基體表面沉積具有某種特殊功能的薄膜的技術(shù)。主要分為：真空蒸發(fā)、濺射、離子鍍(空心陰極離子鍍、熱陰極離子鍍、電弧離子鍍、活性反應(yīng)離子鍍、射頻離子鍍、直流放電離子鍍)。不僅可沉積金屬膜、合金膜、還可以沉積化合物、陶瓷、半導(dǎo)體、聚合物膜等。

現(xiàn)有技術(shù)鍍膜條件苛刻，成本高，而且對未顯影的光刻膠會產(chǎn)生影響。并且現(xiàn)有技術(shù)主要用于顯影后的鍍膜，顯影后的鍍膜在電鍍過程會產(chǎn)生不利影響。例如當(dāng)顯影后的微模具線寬太小的時候，如果側(cè)壁存在金屬種子，則電鑄高深寬比的微結(jié)構(gòu)的時候會由于光刻微溝槽頂部的離子濃度比槽底部的離子濃度大，導(dǎo)致槽口頂部的沉積速率比底部大，進(jìn)而導(dǎo)致微溝槽頂部被沉積的金屬堵塞，槽底部部的形成空洞。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于UV-LIGA技術(shù)的微模具制造方法，本技術(shù)可制造出高深寬比，有正向拔模斜度，結(jié)構(gòu)完整的微模具，可避免電鑄高深寬比微細(xì)結(jié)構(gòu)時出現(xiàn)電鑄金屬填滿坑槽之前將槽口堵住的現(xiàn)象，達(dá)到改善微細(xì)結(jié)構(gòu)電鑄質(zhì)量的目的。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于UV-LIGA技術(shù)的微模具制造方法，包括以下步驟：

步驟一：清洗并烘干金屬基底；

步驟二：將適量光刻膠倒在金屬基底上后旋涂；

步驟三：前烘，烘烤旋涂后的光刻膠40-45min；

步驟四：曝光，使用光刻機(jī)曝光8-11s；

步驟五：后烘，烘烤曝光后的光刻膠25-30min；