着于导孔层的表 面，与导孔层形成一体化结构，Au电锻液成分及电沉积条件可参照实施例1。
[0074] (6)去衬底处理。将上述模具电铸件去负胶、去残留玻璃、Ti瓣射层后，得到支撑面 层含对准标记的支撑层-出丝面层一体化结构。
[0075] (7)喷丝头异形孔刻蚀掩膜的制备。在所述的一体化结构的出丝面层上，采用UV- LIGA技术进行第二次光刻，包括:甩厚度约ΙΟμπι的正性光刻胶，并依次进行曝光、显影处理， 实现异形喷丝孔掩膜的图形化，借助于双面光刻技术，实现第二光刻版与支撑层光刻标记 的对准，即实现即将加工的异形喷丝孔与导孔的对准。
[0076] (8)喷丝头异形孔的刻蚀加工。采用ICP刻蚀技术刻蚀图形化的出丝面层，刻蚀条 件如下：气体:Ar/He = 60sccm/10sccm;ICP功率：350W;RF功率：200W;压强：10mT;刻蚀时间 为化。之后，去除刻蚀残留的光刻胶掩膜，重复步骤(7)、（8)，进行多次掩膜制备-刻蚀循环 操作，直至异形喷丝孔与喷丝头支撑层的导孔贯通，即获得与喷丝头导孔贯通的高精度异 形喷丝孔。
[0077] 实施例3本实施例是在W下实施条件和技术要求条件下实施的：
[0078] (1)设计光刻版版图。设计喷丝头导孔的形状和排布版图，即第一次光刻所用的掩 膜版，设计喷丝头毛细孔的形状和排布版图，即第二次光刻所用的掩膜版(参阅图1)。其中 喷丝头异形孔形状为"S形"，截面外径约ΙΟμπι、最小线宽约如m。
[0079] (2)喷丝头导孔光刻胶模具的制备。在直径约3英寸的玻璃基片上，瓣射厚约 ! 000 A的金属Ti薄层，并在65°C溫度下，在%NaOH和Iwt%也〇2的混合溶液中氧化处理3 分钟，形成均匀、致密的黑色氧化铁薄层，W保证与光刻胶之间具有良好的结合力;在氧化 铁薄层上甩800WI1厚的SU-8负性光刻胶，并依次进行前烘、曝光、显影、后烘处理，实现光刻 胶结构的图形化，制备微型光刻胶柱体阵列作为喷丝头导孔电铸模具。
[0080] (3)喷丝头导孔层3(支撑层）的微电铸加工。在图形化的异形光刻胶结构表面瓣射 一层厚约5〇a4Ti..厚约900A Cu的Ti-Cu电沉积导电层；在上述Ti-Cu导电层上，电铸一层 800WI1厚的金属Ni作为喷丝头支撑层;Ni电锻液成分及条件可参照实施例1。
[0081] (4)导孔层3(支撑层）的平坦化处理。W平面加工技术，将上述模具电铸件进行平 坦化加工，使电铸件表面与光刻胶微柱体表面齐平，获得表面平整光滑的喷丝头导孔层(包 含光刻胶微柱体)。
[0082] (5)出丝面层1电铸加工。采用电沉积技术在所述的喷丝头支撑层上沉积一层M- Co-WS元合金材料作为高硬度出丝面层，沉积厚度为20μπι，该Ξ元合金孔层附着于导孔层 的表面，与导孔层形成一体化结构。其中采用的电沉积高硬度金属体系包括：金属离子 0.6111〇1/1~0.8111〇1/1、鹤酸钢0.6111〇1/1~1.0111〇1/1、次亚憐酸0.2111〇1/1~0.3111〇1/1、巧樣酸 胺0.9mol/l~1. lmol/1、皿DP0.6mol/l~0.8moVI及苯横酸类应力消除剂0. lg/1~0.4g/ 1，上述的金属离子为儀离子、钻离子、亚铁离子中的一种或几种的组合。
[0083] (6)去衬底处理。将上述模具电铸件去负胶、去残留玻璃、Ti瓣射层后，得到支撑面 层含对准标记的支撑层-出丝面层一体化结构。
[0084] (7)喷丝头异形孔刻蚀掩膜的制备。在所述的贵金属出丝面层的表面上，采用UV- LIGA技术进行第二次光刻：甩正性光刻胶厚度ΙΟμπι，并依次进行曝光、显影处理，实现异形 喷丝孔掩膜的图形化，借助于双面光刻技术，实现第二光刻版与支撑层光刻标记的对准，即 实现即将加工的异形喷丝孔与导孔的对准；
[0085] (8)喷丝头异形孔的刻蚀加工。采用氣离子刻蚀技术刻蚀图形化的出丝面层，刻蚀 条件为:束流密度〇.5mA/cm2、离子能量400eV、离子速流60mA、刻蚀时间为化。之后，去除刻 蚀残留的光刻胶掩膜，重复步骤(7)、（8)，进行多次掩膜制备-刻蚀循环操作，直至异形喷丝 孔与喷丝头支撑层的导孔贯通，即获得与喷丝头导孔贯通的高精度异形喷丝孔。
[0086] 应当理解，W上所述仅是本发明的【具体实施方式】，对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可W做出若干改进和润饰，运些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种超细异形喷丝孔的制造方法，其特征在于包括如下步骤： (1) 提供第一次光刻版和第二光刻版，所述第一次光刻版包含喷丝头导孔的形状和排 布版图，所述第二次光刻版包含喷丝头毛细孔的形状和排布版图； (2) 在基片上溅射金属薄层并作氧化处理，之后在经氧化处理的金属薄层上甩第一光 刻胶，并利用所述第一次光刻版，依次进行前烘、曝光、显影、后烘处理，实现光刻胶结构的 图形化，制备出作为喷丝头导孔电铸模具的光刻胶柱体阵列； (3) 于所述光刻胶微柱体阵列的表面及空隙中溅射金属导电层，之后采用电沉积技术 在所述金属导电层上进行喷丝头导孔层的沉积，形成喷丝头导孔层电铸件； (4) 以平面加工技术对所述喷丝头导孔层电铸件进行平坦化加工，使所述电铸件表面 与光刻胶微柱体表面齐平，制得表面平整光滑的喷丝头导孔层； (5) 采用电沉积技术在所述喷丝头导孔层上沉积形成出丝面层； (6) 将步骤(5)所获的电铸件去负胶、残留基片和金属薄层后，制得支撑面层含对准标 记的喷丝头导孔层-出丝面层一体化结构； (7) 在所述一体化结构的出丝面层上，利用所述第二光刻版，采用UV-LIGA技术进行第 二次光刻，实现异形喷丝孔掩膜的图形化，以及利用双面光刻技术实现待加工的异形喷丝 孔与导孔的对准； (8) 采用干法刻蚀技术刻蚀图形化的出丝面层，并根据刻蚀选择比及光刻胶掩膜的厚 度控制刻蚀时间； (9) 重复步骤(7)~步骤(8) -次以上，直至异形喷丝孔与喷丝头导孔层内的相应导孔 贯通。2. 根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于:所述超细异形喷丝孔的异形截面外径 最小为5μηι，线宽最小为3μηι，且线宽变化小于± Ιμπι，同时孔壁表面粗糙度小于0· Ιμπι。3. 根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于:所述金属薄层的组成材料包括Ti、Cr、 Cu或Ni，且所述金属薄层的厚度为50~500nm。4. 根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于:所述金属导电层的材质包括Ti-Cu或 Cr-Cu复合金属层。5. 根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于:所述喷丝头导孔层由金属Ni组成，且 所述喷丝头导孔层电铸件的厚度为400~800μπι。6. 根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于:所述喷丝头导孔层由氨基磺酸镍溶液 电铸Ni形成。7. 根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述出丝面层的厚度为20~50μπι，并 由抗腐蚀材料组成，所述抗腐蚀材料包括金属Au;或者，所述出丝面层的厚度为15~25μπι， 并由高硬度材料组成，所述高硬度材料包括二元或三元合金，所述二元合金包括Ni-W、Ni-P 或Co-W合金，所述三元合金包括Ni-C〇-W、Fe-C〇-W或Ni-W-P合金。8. 根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于步骤（5)中采用的电沉积金属体系包 括：金属离子〇 · 6mol/l~0 · 8mol/l、妈酸纳0 · 6mol/l~1 · Omol/1、次亚憐酸0 · 2mol/l~ 0 · 3mol/l、朽1 樣酸胺0 · 9mol/l~1 · lmol/1、HEDP 0 · 6mol/l~0 · 8mol/l及苯横酸类应力消除 剂O.lg/Ι~0.4g/l;所述金属离子包括镍离子、钴离子、亚铁离子中的一种或两种以上的组 合。9. 根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于步骤(7)包括:将包含相配合的对准标 记的第一次光刻版和第二次光刻版分别装入光刻机的上、下版位置，而将喷丝头导孔层-出 丝面层一体化结构置于第一次光刻版和第二次光刻版之间，利用双面光刻技术实现第二次 光刻版上对准标记与所述喷丝头导孔层上对准标记的对准，进而实现待加工的异形喷丝孔 与导孔的对准。10. 根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于步骤(8)采用的干法刻蚀技术包括氩 离子刻蚀、反应离子刻蚀或者感应耦合等离子刻蚀。
【专利摘要】本发明公开了一种超细异形喷丝孔的制造方法，其主要是利用UV－LIGA技术、微电铸技术、电沉积技术和刻蚀技术而实现的。进一步的，所述制造方法可包括如下步骤：光刻版版图设计；导孔光刻胶模具制备；导孔层的微电铸加工；导孔层的平坦化处理；喷丝孔层的电铸加工；后处理；喷丝头异形孔刻蚀掩膜的制备；喷丝头异形孔的刻蚀加工。藉由本发明可实现超细异型喷丝孔的一次加工成型，工艺简单、效率高、成本低，而且制备的喷丝头结构形式多样化、精度高、均一性好，易于批量化生产。
【IPC分类】D01D5/253, D01D4/02, C25D1/08
【公开号】CN105696093
【申请号】CN201610073428
【发明人】邓敏, 刘瑞, 张方兴, 李晓波
【申请人】上海环芯电子科技有限公司
【公开日】2016年6月22日
【申请日】2016年2月2日