微模具重复利用的高深宽比铜微结构微电铸复制技术

针对紫外线光刻、电铸成型和注塑(UV-LIGA)工艺的去胶难题,提出了一种以脱模代替去胶的改良工艺,用于批量制造高深宽比铜微结构。该工艺以可重复利用的硅橡胶软模具代替传统的SU-8光刻微模具,采用硅通孔(TSV)镀铜技术进行微电铸填充,然后通过直接脱模实现金属微结构的完全释放,既解决了去胶难题,又能够解决高深宽比微模具电铸因侧壁金属化导致的空洞包夹问题,同时可以大幅降低成套工艺成本。仿真和实验结果显示,热处理可以改善脱模效果,显著降低脱模损伤,支持微模具重复利用。采用初步优化的改良工艺已成功实现深宽比约3∶1的铜微结构的高精度复制。

太赫兹真空器件中超深金属慢波结构的微加工技术

太赫兹真空电子器件物理结构尺寸变化随着波长的减小而减小,对微小结构的尺寸精度与表面粗糙度要求也大大增加。随着器件频率进入到太赫兹频段,慢波结构的深度达到几十微米或者百微米量级,加工的难点主要有:材料为金属,结构超深,表面粗糙度要求达到几十纳米量级,微电铸后金属含氧量极小,结构密度大不漏气,经得起后续近千摄氏度的高温处理工艺等。文章介绍了太赫兹频段下器件慢波结构的加工方式,着重讨论利用深反应离子刻蚀(DRIE)技术和紫外−光刻、电铸(UV-LIGA)技术加工超深金属慢波结构的技术和和特点,并介绍了本实验室利用UV-LIGA加工折叠波导的研究进展。

基于移动X射线光刻工艺的采血微针阵列的制备

为了降低传统采血对人体的疼痛感和损伤,制备了采血微针阵列结构。该微针阵列结构是采用日本立命馆大学的同步辐射光源AURORA进行两次移动X射线光刻,在聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）光刻胶上得到与光刻、电铸和注塑（LIGA）掩膜版图形相似的曝光能量分布图,再利用显影技术获得了断面形状与LIGA掩膜版图形相似的PMMA微针阵列结构,密度为1 024针/cm^2,微针尖端直径达到300 nm。通过采用不同的掩膜版图形,获得了形状各异的微针阵列结构。并且进行了采血实验,通过毛细效应,测试液在流入沟槽后被提取并保持,拔出的微针且不受损伤,1 cm^2微针阵列可以提取0.5μL测试液。最后,针对光刻过程中微针阵列结构的侧面形状发生畸变的情况,对移动X射线光刻建立了仿真预测,并且对LIGA掩膜版进行补偿,增强了采血微针阵列强度。

纳米压印光刻技术——下一代批量生产的光刻技术(英文)

纳米压印光刻技术已被证实是纳米尺寸大面积结构复制的最有前途的下一代技术之一。这种速度快、成本低的方法成为生物化学、μ级流化学、μ-TAS和通信器件制造以及纳米尺寸范围内广泛应用的一种日渐重要的方法,如生物医学、纳米流体学、纳米光学应用、数据存储等领域。由于标准光刻系统的波长限制、巨大的开发工作量、以及高昂的工艺和设备成本,纳米压印光刻技术可能成为主流IC产业中一种真正富有竞争性方法。对细小到亚10nm范围内的极小复制结构,纳米压印技术没有物理极限。从几种纳米压印光刻技术中选择两种前景广阔的方法——热压印光刻(HEL)和紫外压印光刻(UV-NIL)技术给予介绍。两种技术对各种各样的材料以及全部作图的衬底大批量生产提供了快速印制。重点介绍了HEL和UV-NIL两种技术的结果。全片压印尺寸达200mm直径,图形分辨力高,拓展到纳米尺寸范围。

氢气退火在UV-LIGA制作折叠波导慢波结构中的影响

详细研究了利用紫外-光刻、电铸(UV-LIGA)技术制作全铜结构折叠波导各个阶段中氢气退火工艺对实验的影响。氢气退火工艺主要用于两个阶段:第一阶段为对铜基板的烧氢处理(前期),第二阶段为实现金属结构后对基板和铸层整体的烧氢处理(后期)。实验发现,前期氢气退火除清洁基板、降低内应力外,还能发生晶界迁移,使晶粒在高温下生长趋于稳定,利于生长与之结合更紧密的电铸层。但该处理需提前至基板抛光之前,否则会导致平整度变差。后期氢气退火除检测全铜结构能否经受高温焊接外,还有助于进一步去除光刻胶,并促进基板和铸层在高温下生长为结合紧密的共同体。

电子纸微杯结构金属模具的设计与制作

提出了用于电子纸的微结构金属模具的"选择生长"方法,即通过在金属基材上形成选择性的导电与不导电图形,来制作深纹的"微杯"金属模具。在金属基材上涂布负性光刻材料、用带有空间光调制器的激光直写系统曝光形成"微杯"图形,然后通过电铸工艺制作出镍金属模具。实际制作的"蜂窝"分布的微杯结构参数与设计参数基本吻合。该工艺流程适合研制更大尺寸的电子纸的微杯模具,将为"微杯"模具制作提供一种有效手段。

国外高深宽比微细结构制造技术的发展

介绍了国外近年来高深宽比微细结构制造技术的最新发展,其中包括LIGA、准LIGA、深层反应离子刻蚀等主要高深宽比微细结构技术的具体研究现状和研究进展,还介绍了电化学沉积加工、质子束光刻、准LIGA与Si等离子刻蚀复合加工、局部电化学沉积、立体光固化微加工、微细电解加工等一些新发展的高深宽比微细结构技术。

低应力Ni–W/Ni叠层微模具的制备与特性

采用UV-LIGA技术和Ni–W/Ni叠层电镀方法,在微喷嘴模具上制备出低应力Ni–W沉积层。研究了热处理条件对低应力Ni–W电沉积层硬度的影响。考察了沉积态及热处理态的Ni–W层、Ni层的耐磨性。结果发现,热处理后Ni–W/Ni叠层微模具界面结合良好,在干摩擦条件下,经过热处理的Ni–W层的耐磨性是Ni层的6倍;在550°C、2h真空热处理条件下,Ni–W电沉积层应力最低,为230MPa,硬度大于950HV。