微细加工技术 2005年 层间的结合问题是一体化实现的关键,根据 电铸材料的性质,选用合适的材料作为种子 a消洗玻璃基底 b底层歌射C 层,同时对每层电铸层表面进行清洁、活化处 理,增加材料表面活化能,以增强结合力。 另外,为保证组合后系统的装配精度和底层涂胶光鄭显影腐蚀"d正面藏射T,氧化 运行精度,要求各层结构相对位置误差小,因 去胶,做对时焦城准图形 此套刻精度也成为了一体化工艺的关键。多 SU-8 层结构层层覆盖,对焦基准图形不可能制作 在基片正面,而只能制作在基片背面使用双甩胶光显影(第一层码轮)电铸N 面曝光光刻机,每层光刻时均以背面基准图 形作为基准,以保证多层结构的高位置精度。 g平活化处N表面h甩胶光显影(垫圈 2加工工艺 图2是加工工艺示意图。试验选用玻璃 基片,甩胶前,先用丙酮酒精、去离子水对基 i电铸Ni j溅射种子层Cu 片进行清洗并烘干 由于是多层套刻工艺,因此首先要制作 套刻对焦基准图形。如图2b,c所示,在玻璃 基片上溅射Cr膜,甩正胶,使用基准图形掩 k重复e「g l重复e,fg工序 模板光刻、显影、烘干后,置于重铬酸溶液中 加工第二层码轮和圈 加工最后层轮 腐蚀Cr,清洗后去胶,对焦基准图形制作完 毕。由于后续工艺步骤多,基片需经过多次 腐蚀、磨削,因此需在基准图形表面溅射一层 Al2O3透明膜,以保护图形能多次使用,不被 破坏。 图2加工工艺流程示意图 如图2d所示,先在基片正面溅射Ti膜 后用第一层码轮掩模板,根据基片底面的基 再置于30%的NaOH溶液并加入双氧水,Ti准图形对焦,曝光然后进行“后烘”,冷却后 膜部分被氧化但仍是导体氧化钛膜的折射显影。这里,光刻有双重作用1:一是图形 率高,与SU8胶结合力强,作为第一层种化,二是曝光使SU8胶聚合、交联以满足性 子层 能要求。若显影后图形表面或角落有少量残 如图2e所示,在氧化钛上甩一层余SU8胶难以去除,可以用反应离子刻蚀 200pm的sU8胶,在烘箱中放平进行“前的方法清洗使图形表面清洁,提高下一步电 烘”,SU-8胶在“前烘”时具有自平面化能铸的质量,本试验刻蚀气体采用O2 力2。冷却后测量胶厚,若尺寸超出设计要 如图2f,g所示,电铸完成后,对基片进 求,可使用小型精密铣床加工处理,处理后由行平整化处理,本试验采用研磨方法处理电 于SU-8胶表面有铣刀加工痕迹,放人烘箱铸层表面表面尺寸控制在5pm范围内。 中进行“中烘”处理,以去除表面铣痕。冷却 如图2h,i所示,进行第二层结构(垫圈) 万方数据76 微细加工技术 2005年 层问的结合问题是一体化实现的关键，根据 电铸材料的性质，选用合适的材料作为种子 层，同时对每层电铸层表面进行清洁、活化处 理，增加材料表面活化能，以增强结合力。 另外，为保证组合后系统的装配精度和 运行精度，要求各层结构相对位置误差小，因 此套刻精度也成为了一体化工艺的关键。多 层结构层层覆盖，对焦基准图形不可能制作 在基片正面，而只能制作在基片背面，使用双 面曝光光刻机，每层光刻时均以背面基准图 形作为基准，以保证多层结构的高位置精度。 2加工工艺 图2是加工工艺示意图。试验选用玻璃 基片，甩胶前，先用丙酮、酒精、去离子水对基 片进行清洗并烘干。 由于是多层套刻工艺，因此首先要制作 套刻对焦基准图形。如图2b，C所示，在玻璃 基片上溅射cr膜，甩正胶，使用基准图形掩 模板光刻、显影、烘干后，置于重铬酸溶液中 腐蚀Cr，清洗后去胶，对焦基准图形制作完 毕。由于后续工艺步骤多，基片需经过多次 腐蚀、磨削，因此需在基准图形表面溅射一层 A120，透明膜，以保护图形能多次使用，不被 破坏。 如图2d所示，先在基片正面溅射Ti膜， 再置于30％的NaOH溶液并加人双氧水，Ti 膜部分被氧化，但仍是导体，氧化钛膜的折射 率高，与Su一8胶结合力强【2 J，作为第一层种 子层。 如图2e所示，在氧化钛上甩一层 200 ttm的Su一8胶，在烘箱中放平进行“前 烘”，SU．8胶在“前烘”时具有自平面化能 力[2]2。冷却后测量胶厚，若尺寸超出设计要 求，可使用小型精密铣床加工处理，处理后由 于SU一8胶表面有铣刀加工痕迹，放人烘箱 中进行“中烘”处理，以去除表面铣痕。冷却 c脒 高 囹卜： lira ’e脓、 k重复e'f，{；丸i．jy．rlI， 加工第二层码轮和垫豳 1重复e，‘g工序． 加工酸后一层码轮 A码轮组B码轮缀 闺蘸；嚣 m去胶 图2力n-r-rE流程示意图 后用第一层码轮掩模板，根据基片底面的基 准图形对焦，曝光，然后进行“后烘”，冷却后 显影。这里，光刻有双重作用∞J：一是图形 化，二是曝光使SU．8胶聚合、交联以满足性 能要求。若显影后图形表面或角落有少量残 余SU一8胶难以去除，可以用反应离子刻蚀 的方法清洗，使图形表面清洁，提高下一步电 铸的质量，本试验刻蚀气体采用02。 如图2f，g所示，电铸完成后，对基片进 行平整化处理，本试验采用研磨方法处理电 铸层表面，表面尺寸控制在5 btm范围内。 如图2h，i所示，进行第二层结构(垫圈) 万方数据