一种提高光刻胶胶层与电铸金属层界面结合力的方法与流程

本发明涉及微型金属结构制备技术领域，特别是涉及一种提高光刻胶胶层与电铸金属层界面结合力的方法。

背景技术

uv-liga工艺作为一种在微纳金属结构的mems(微机电系统)技术,可用于制作各种精密、异型、复杂、难以用传统加工方法制得的或加工成本很高的结构,适用于航空、航天、核工业、仪器仪表、微型机械等高新技术领域,并受到日益广泛的关注。

在某些复杂的微纳金属结构中，需要用到非金属结构如光刻胶作为支撑体，即在su-8光刻胶层之上沉积金属。而由于光刻胶聚合物与金属两者的物理化学性质的不同，会导致二者界面结合力较差，从而导致金属层从光刻胶层脱落。因此提高光刻胶层与金属层的界面结合力对提高微结构的可靠性至关重要。

在微加工技术中，提高界面结合力一般有下面的方法：(1)对基底表面进行除油除锈、研磨抛光降低基底的粗糙度等措施可以适当提高电铸层与基体的结合强度，但是对于多层微电铸结构并不适合采用该办法；(2)阴极和阳极表面活化腐蚀的方法增加了工艺步骤，延长了加工工艺的时间，提高了工艺生产的成本，且活化腐蚀时对基体表面有一定损害，度量不容易控制；(3)热处理仅适用于整个制作过程都完成以后的微器件，而且对于大部分金属微结构而言，其热处理需要高温，在这个过程中应力释放可能会产生变形，导致多层微结构分层开裂。但是，以上三种方法不适合用来提高su-8胶层与电铸金属层之间的界面结合力。

因此，如何提供一种操作简单方便，且不会对基体表面产生损害的提高光刻胶胶层与电铸金属层界面结合力的方法，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种操作简单方便，且不会对基体表面产生损害的提高光刻胶胶层与电铸金属层界面结合力的方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明公开了一种提高光刻胶胶层与电铸金属层界面结合力的方法，包括如下步骤：

s1、在干净的基底上旋涂第一层光刻胶，曝光显影获得第一层光刻胶膜；

s2、在所述第一层光刻胶膜上涂覆第二层光刻胶，通过曝光显影获得开有第一凹槽的第二层光刻胶膜；

s3、在所述第一凹槽内进行微电铸。

优选地，所述第一层光刻胶和所述第二层光刻胶均为负性光刻胶。

优选地，所述第一层光刻胶和所述第二层光刻胶均为su-8负性光刻胶。

优选地，在步骤s2和步骤s3之间，在所述第二层光刻胶膜上涂覆有第三层光刻胶，通过曝光显影获得第三层光刻胶膜，所述第三层光刻胶膜上具有与要加工的金属层的形状匹配的第二凹槽，在所述第二凹槽内进行微电铸。

优选地，所述第三层光刻胶为kmpr负性光刻胶。

优选地，在微电铸结束后，使用去胶剂完全去除所述第三层光刻胶膜。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明在沉积金属之前，利用紫外光刻工艺形成有凹槽的胶层结构，通过增加光刻胶层与电铸金属层的结合面积，使电铸金属层与光刻胶胶膜的结合力得到大幅度提升，从而有效提高整个微型结构的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提高光刻胶胶层与电铸金属层界面结合力的方法的流程示意图；

图2为第二掩膜版的结构示意图；

附图标记说明：1-基底；2-第一层光刻胶膜；3-第二层光刻胶膜；4-电铸金属层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种操作简单方便，且不会对基体表面产生损害的提高光刻胶胶层与电铸金属层界面结合力的方法。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-2所示，本实施例提供一种提高光刻胶胶层与电铸金属层界面结合力的方法，包括如下步骤：

s1、在干净的基底1上旋涂第一层光刻胶，曝光显影获得第一层光刻胶膜2；

s2、在第一层光刻胶膜2上涂覆第二层光刻胶，通过曝光显影获得开有第一凹槽的第二层光刻胶膜3；

s3、在第一凹槽内进行微电铸。

进一步的，第一层光刻胶和第二层光刻胶均为负性光刻胶，优选为su-8负性光刻胶，且均浸没在pgmea显影液中显影。第一层光刻胶的涂覆厚度为50um，第二层光刻胶的涂覆厚度为30um。负性光刻胶在光照后能够形成不可溶物质，利用这种性质，将负性光刻胶作涂层，就能在基片表面刻蚀所需的图形。

第一层光刻胶使用第一掩膜版进行曝光显影，第一掩膜版上没有特定图案，主要用于得到均匀的第一层光刻胶膜2(图1中，在得到第二层光刻胶膜3的图上，对第一层光刻胶膜2进行了省略)。第二层光刻胶使用第二掩膜版进行曝光显影，如图2所示，第二掩膜版上可以具有块状、条状或其它形状的紫外线遮挡区域，使该区域下方的负性光刻胶无法被紫外线固化为不可溶物质，因而经显影后形成第一凹槽。在第一凹槽内进行微电铸，能够增加光刻胶层与电铸金属层4的结合面积，使电铸层与光刻胶胶膜的结合力得到大幅度提升，从而提高整个微型结构的可靠性。电铸液为由9080g无水硫酸铜、1283ml的硫酸、4ml盐酸以及76g十二水硫酸铝钾混合配制的电铸液，电铸温度为32.2℃。

通常，在进行微电铸时，其目的不仅在于将光刻胶层与电铸金属层4结合，还要使电铸金属层4形成特定的形状。因此，本实施例在步骤s2和步骤s3之间，在第二层光刻胶膜3上还涂覆有第三层光刻胶，通过曝光显影获得第三层光刻胶膜，第三层光刻胶膜上具有与要加工的金属层的形状匹配的第二凹槽，在第二凹槽内进行微电铸。第三层光刻胶使用第三掩膜版进行曝光显影，第三掩膜版上具有与第二凹槽形状相同的紫外线遮挡区域。由于第二凹槽的底部具有第一凹槽，增大了第二凹槽内的电铸金属层4与下方的光刻胶膜的接触面积，增大了结合力。

本实施例中，第三层光刻胶是涂覆厚度为50um的kmpr负性光刻胶，显影剂为tmah。如果第三层光刻胶膜无特殊作用，在微电铸结束后，使用pg去胶剂完全去除第三层光刻胶膜，即可获得由su-8胶膜为支撑体的金属微结构。

本实施例中，第一掩膜版、第二掩膜版和第三掩膜版均采用玻璃材质、厚度为3mm的镀铬掩膜版，均使用波长约为365nm的紫外光曝光。

需要说明的是，本实施例对具体的制备材料和相关数据进行了举例说明，本领域技术人员也可根据实际需要进行灵活选择。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。