专利名称：基于厚胶光刻的三维微结构加工方法
技术领域：
本发明涉及的是一种三维微结构加工方法，具体是一种基于厚胶光刻的三维微结构加工方法。用于微机电系统领域。
背景技术：
随着微机电系统(MEMS)技术日新月异的发展。对MEMS的加工技术要求越来越高。复杂的三维微结构也越来越多地被应用在MEMS器件的制作上。特别是在微镜的制作上广泛应用许多复杂的三维微结构。目前的生产方法为产生梯度折射率的离子扩散法，热熔法，使用光敏玻璃的光雕法和光刻法。目前常用的是热熔技术加工微透镜。
经文献检索发现，Reinhard Voelkel等人在《Lithographic and MicromachiningTechniques for Optical Component Fabrication》，SPIE Vol.4440(2001)pp40-43页上撰文“Fabrication of aspherical microlenses in fused silica and silicon”(在氧化硅和硅上的非球面镜微透镜的制造，《用于光学元器件制造的光刻和微机械技术》)。该文介绍了通过紫外光光刻，热熔，反应离子刻蚀的方法制作微透镜阵列，包含三个工艺先在光刻胶上用紫外光光刻出图形，厚度一般从1um到50um。然后通过热熔的方法加热光刻胶，在表面张力下形成透镜，最后通过反应离子刻蚀加工得到了透镜。通过这种方法，得到了直径从100um到1.5mm，下沉2到50um，非球面系数-0.5到-5.2的透镜。但这种方法的缺陷在于，不能加工更复杂的三维图形，而且如果要制作性能更优良的透镜，就必须精确控制工艺或者在后期采用光刻等方法再加工。工序复杂昂贵而且可靠性低。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的不足，提供一种基于厚胶光刻的三维微结构加工方法，使其有效弥补了热熔技术制作三维立体结构的不足，除了可以加工透镜外，还可以产生各种复杂的三维图形如螺旋形图形等。
本发明是通过以下技术方案实现的首先根据设计的图形制作掩膜板。然后在基片上涂敷厚胶，接着进行紫外曝光，在后烘的时候施加外力。进行显影，从而得到三维微结构。
以下对本发明作进一步的说明，步骤如下(1)绘制所需要的图形结构的平面图，制作掩模版；(2)在基底上形成一层厚度均匀的厚胶；(3)在紫外曝光机上进行接触式曝光；(4)在后烘过程中，对厚胶表面施加压力、剪切力、扭转力中的一种或者这几种力的组合外力中的一种；(5)显影得到三维微结构图形。
本发明具有显著效果，后烘的时候给厚胶表面施加压力、剪切力、扭转力、以及这几种力的组合外力中的一种，通过控制力的大小做出不同的三维微结构，然后通过显影获得最终的复杂三维微结构。本发明成功地解决了复杂三维模型加工制作的方法，且方法灵活性高，可靠，具有很强的使用价值。
具体实施例方式
以下结合本发明方法提供以下实施例本实施例要求制作侧壁为圆弧的三维微结构。
绘制所要图形的平面图，并制作掩模板。
清洗基片，依次分别用丙酮，无水乙醇和清水超声清洗各10分钟。然后在烘箱用95摄氏度烘半小时，180摄氏度烘2小时，去除水汽。
在基片上甩上一层SU-8胶，转速为700转/分钟。
在烘箱中前烘，要求为以60度烘30分钟，95度烘一小时，然后随炉冷却至室温；把SU-8胶切成250um厚，要求胶表面切得平整。
用紫外线曝光机对厚胶SU-8进行接触型曝光。曝光光强在365nm波长为8mW/cm2，曝光时间为200秒。
曝光后得到的基片，在后烘的时候，采用模压机对厚胶施加向下20N的压力，使SU-8胶产生变形，形成圆弧结构。后烘的温度要求为60摄氏度20分钟，85摄氏度烘40分钟。
对基片在MICROCHEM公司提供的显影液中进行显影，要求为粗显影10分钟，加兆声显影5分钟，搁置3分钟。然后取出在甩干机中以1500转/分钟的速度甩干。得到所需要的三维微结构。
本加工方法实施简单，使制作复杂三维微结构的过程变得简单。
权利要求
1.一种基于厚胶光刻的三维微结构加工方法，其特征在于，(1)绘制所需要的图形结构的平面图，制作掩模版；(2)在基底上形成一层厚度均匀的厚胶；(3)在紫外曝光机上进行接触式曝光；(4)在后烘过程中，对厚胶表面施加压力、剪切力、扭转力中的一种或者这几种力的组合外力中的一种；(5)显影得到三维微结构图形。
2.根据权利要求1所述的基于厚胶光刻的三维微结构加工方法，其特征是，所述的在基底上形成一层厚度均匀的厚胶是指先清洗基片，依次分别用丙酮，无水乙醇和清水超声清洗各10分钟，然后在烘箱用95摄氏度烘半小时，180摄氏度烘2小时，去除水汽，在基片上甩上一层厚胶，转速为700转份钟。
3.根据权利要求1所述的基于厚胶光刻的三维微结构加工方法，其特征是，所述的在紫外曝光机上进行接触式曝光是指用紫外线曝光机对厚胶进行接触型曝光，曝光光强在365nm波长为8mW/cm2，曝光时间为200秒。
4.根据权利要求1所述的基于厚胶光刻的三维微结构加工方法，其特征是，所述的在后烘过程中，采用模压机对厚胶施加向下20N的压力，使厚胶产生变形，形成圆弧结构，
5.根据权利要求1或者4所述的基于厚胶光刻的三维微结构加工方法，其特征是，所述的在后烘过程中，后烘的温度要求为60摄氏度20分钟，85摄氏度烘40分钟。
6.根据权利要求1所述的基于厚胶光刻的三维微结构加工方法，其特征是，所述的显影是指对基片在显影液中进行显影要求为粗显影10分钟，加兆声显影5分钟，搁置3分钟，然后取出在甩干，得到所需要的三维微结构。
全文摘要
一种基于厚胶光刻的三维微结构加工方法。用于微机电系统领域。本发明绘制所需要的图形结构的平面图，制作掩模版；在基底上形成一层厚度均匀的厚胶；在紫外曝光机上进行接触式曝光；在后烘过程中，对厚胶表面施加压力、剪切力、扭转力中的一种或者这几种力的组合外力中的一种；显影得到三维微结构图形。本发明成功地解决了复杂三维模型加工制作的方法，且方法灵活性高，可靠，具有很强的使用价值。
文档编号G03F7/20GK1570768SQ20041001828
公开日2005年1月26日 申请日期2004年5月13日 优先权日2004年5月13日
发明者刘景全, 李凌瀚 申请人:上海交通大学