专利名称：基于聚合物激光烧蚀的三维光刻方法
技术领域：
本发明涉及微加工技术领域，尤其涉及一种基于聚合物激光烧蚀的三维光刻方法。
背景技术：
随着微加工技术的不断发展，在三维方向上具有复杂几何结构的微器件成为当 前的研究热点。三维微器件具有更大的有效工作面积，空间自固定等优点，对于人体功 能局部修复，如视网膜人工修复，具有重要意义，因此，三维微器件的制备也被认为是 实现高性能人体功能修复的关键技术之一。 三维微器件制备的关键在于三维衬底上的光刻技术，传统的匀胶光刻以及喷胶 光刻均具有一定的局限性。例如，传统的匀胶光刻技术无法在具有较高台阶(> 10 i！ m) 的表面实现高空间分辨的图形化。虽然喷胶技术的出现部分地解决了衬底上存在台阶对 光刻匀胶过程带来的制约，但目前的喷胶技术仍然无法实现在具有高深宽比的衬底上的 图形化。这些都制约了三维微器件的制备和发展。 例如，北京大学申请号为200810119952.X的专利申请"一种基于Parylene的 三维针尖电极阵列制作方法"提供了一种采用传统匀胶技术在具有三维针尖的衬底上进 行光刻的方法，其工艺流程示意如图l所示。尽管其能够成功地获得目标三维结构，但 因受匀胶技术的限制，该方法无法在具有高密度的三维针尖阵的衬底上实现上述器件的 制备，从而也影响到该方法的实际应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种在聚合物激光烧蚀基础上实现的、能够在具有高密 度、高深宽比的复杂三维结构的衬底上实现的光刻方法。 为达到上述目的，本发明的技术方案提供一种基于聚合物激光烧蚀的三维光刻 其包括如下步骤
Sl，在三维结构的衬底1上制备聚合物2 ; S2，采用激光3对所述聚合物2进行烧蚀。
其中，在步骤S1之前还可以包括步骤在三维结构的衬底l上制备介质材料
方法，
4。
其中，所述衬底l的表面可以具有三维针尖结构，所述三维针尖可以为80ym 其中，所述衬底l可以为各向同性湿法腐蚀后的硅片。 其中，所述聚合物2可以为能够化学气相淀积的聚合物，例如聚对二甲苯。 其中，所述激光3可以为二氧化碳激光、飞秒激光、皮秒激光中的一种。 其中，所述介质材料4可以为与聚合物2有较大光吸收特性偏差的材料，例如
Cr/Au，其中Cr为150A， Au为2000A。
上述技术方案具有如下优点本发明通过在三维结构的衬底上涂敷聚合物，然 后利用激光来烧蚀该聚合物的工艺，实现了在复杂的三维结构的衬底上完成高性能的光 刻，该工艺可以在不同的微加工工艺中应用，尤其适用于需要具有密度、高深宽比的复 杂三维结构的人体功能修复器件的制备中应用；通过该聚合物能够保障衬底在后续的操 作过程中不至于受损，因而具有保形淀积的优势；且通过在衬底和聚合物之间添加的介 质材料可进一步保护衬底，以减少激光烧蚀对衬底的物理损伤。
图1是现有技术中三维针尖电极阵列制作方法的工艺流程示意；
图2是本发明实施例的三维光刻方法的工艺流程示意。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式
作进一步详细描述。以下实 施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。 如图2所示，依照本发明实施例的基于聚合物激光烧蚀的三维光刻方法包括步 骤 首先，利用微加工工艺制备三维结构的衬底1，其中，衬底l可以为各向同 性湿法腐蚀后的硅片，其表面可以有三维针尖结构，该三维针尖的高度可以为，例如 80iim，底面直径也为80iim。三维衬底1也可以采用其他微加工工艺获得，其上可以 具有高深宽比的微槽、高密度微针尖等各种复杂的三维微结构。
其次，进行以下步骤 (a):在三维结构的衬底1上制备介质材料4。介质材料4的制备方法可以为常 规的溅射或蒸发，并且介质材料4可以选用与后序步骤中形成的聚合物2具有较大光吸收 特性偏差的材料。在制备介质材料4之后，可以对衬底1进行清洗及表面修饰。
(b):在介质材料4上制备聚合物2。其中，聚合物2例如采用化学气相淀积聚 对二甲苯来形成，沉积厚度可以为，例如3ym。介质材料4可以为与聚合物2有较大的
光吸收特性偏差的材料，例如金，或者Cr/Au，其中可以是Cr为^oA， Au为20聽l
(c):采用激光3对聚合物2进行选择性烧蚀，以烧蚀掉衬底l上的目标区域的聚 合物2，使三维衬底l上的介质层4暴露出来(烧蚀后的结果如图2中的(d)所示)。其 中，激光3可以为热加工激光，如二氧化碳激光，或者冷加工激光，如飞秒激光或皮秒 激光。其中，烧蚀聚合物2之后的图2(d)对应于图l(d)的阶段。后续工序中针对不同 的工艺目的，可以完全去除所烧蚀区域的聚合物2(如图1的工艺)或部分去除所烧蚀区域 的聚合物2，以用于其他工艺。利用该激光3使得此工艺无需传统光刻中的紫外光系统， 而是以能够烧蚀聚合物2的激光3代替了传统光刻中的紫外光。 在上述实施例中，通过该聚合物的保形覆盖能够保障衬底在后续的操作过程中 不至于受损，因而具有保形淀积的优势，且此工艺无需传统光刻中的旋涂光刻胶或喷涂 光刻胶，而可以对各种复杂的三维结构进行全面保护；通过在衬底和聚合物之间添加的 介质材料可进一步保护衬底，以减少激光烧蚀对衬底的物理损伤。 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进 和变型也应视为本发明的保护范围。
权利要求
一种基于聚合物激光烧蚀的三维光刻方法，其包括如下步骤S1，在三维结构的衬底(1)上制备聚合物(2)；S2，采用激光(3)对所述聚合物(2)进行烧蚀。
2. 如权利要求1所述的基于聚合物激光烧蚀的三维光刻方法，其特征在于，在所述步 骤Sl之前还包括步骤在所述三维结构的衬底(1)上制备介质材料(4)。
3. 如权利要求1所述的基于聚合物激光烧蚀的三维光刻方法，其特征在于，所述衬底 (l)的表面具有三维针尖结构。
4. 如权利要求3所述的基于聚合物激光烧蚀的三维光刻方法，其特征在于，所述三维 针尖结构为80iim高。
5. 如权利要求1-4中任一项所述的基于聚合物激光烧蚀的三维光刻方法，其特征在 于，所述衬底(l)为各向同性湿法腐蚀后的硅片。
6. 如权利要求1所述的基于聚合物激光烧蚀的三维光刻方法，其特征在于，采用化学 气相淀积以形成所述聚合物(2)。
7. 如权利要求6所述的基于聚合物激光烧蚀的三维光刻方法，其特征在于，所述聚合 物(2)为聚对二甲苯。
8. 如权利要求1-4中任一项所述的基于聚合物激光烧蚀的三维光刻方法，其特征在 于，所述激光(3)为二氧化碳激光、飞秒激光、皮秒激光中的一种。
9. 如权利要求2所述的基于聚合物激光烧蚀的三维光刻方法，其特征在于，所述介质 材料(4)为与聚合物(2)有光吸收特性偏差的材料。
10. 如权利要求9所述的基于聚合物激光烧蚀的三维光刻方法，其特征在于，所述介 质材料(4)为Cr/Au，其中Cr为150A，Au为2000全文摘要
本发明公开了一种基于聚合物激光烧蚀的三维光刻方法，其包括如下步骤S1，在三维结构的衬底上制备聚合物；S2，采用激光对所述聚合物进行烧蚀。本发明的技术方案实现了在复杂的三维结构的衬底上完成高性能的光刻，该工艺可以在不同的微加工工艺中应用，尤其适用于需要具有密度、高深宽比的复杂三维结构的人体功能修复器件的制备中应用。
文档编号G03F7/00GK101692152SQ200910235550
公开日2010年4月7日 申请日期2009年10月19日 优先权日2009年10月19日
发明者李志宏, 王云姗, 王玮 申请人:北京大学