鎳基陣列微針的薄膠微電鑄制備工藝

編號：FTJS106821

篇名：鎳基陣列微針的薄膠微電鑄制備工藝

作者：王華安 李曉建 尹鵬和 宋佳忻 張宇 梁軍生

關(guān)鍵詞： 陣列鎳微針 硅模具 微電鑄工藝 側(cè)蝕量補(bǔ)償

機(jī)構(gòu)： 大連理工大學(xué)遼寧省微納米技術(shù)及系統(tǒng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 大連理工大學(xué)高性能精密制造全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

摘要： 陣列鎳微針具有機(jī)械強(qiáng)度高、導(dǎo)電性好等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于生物工程等領(lǐng)域。微電鑄工藝憑借其復(fù)制精度高、適應(yīng)性廣等優(yōu)點(diǎn),已成為制備鎳微針的可靠方法。然而,在微電鑄工藝中,通常需要使用與鑄層厚度相同的光刻膠模具,導(dǎo)致厚膠微電鑄時面臨微結(jié)構(gòu)處存留殘膠、膠層難以去除等問題。為了解決上述問題,獲得尖端曲率半徑為納米尺度的陣列鎳微針,我們提出了鎳基陣列微針的薄膠微電鑄制備工藝并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。首先,利用(100)型單晶硅的各向異性刻蝕特性制備陣列錐坑硅模具;接著,在硅模具表面濺射一層厚度為200 nm的鎳種子層;然后,使用光刻工藝制備微針支撐梁薄膠模具;最后,對硅模具進(jìn)行微電鑄,釋放陣列鎳微針。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:本實(shí)驗(yàn)采用的方法可以在不損傷硅模具的前提下,得到尺寸平均偏差1.7μm、絕對位置平均偏差1.8μm、尖端平均曲率半徑150 nm的陣列鎳微針;使用厚度為~2μm的RFJ-60負(fù)性光刻膠作為微電鑄的模具,成功制備出厚度為~24.3μm的陣列鎳微針支撐梁。此外,通過將SiO2側(cè)蝕量補(bǔ)償進(jìn)光刻掩膜版圖形尺寸的方法,將鎳微針相對尺寸誤差降低至1%。結(jié)合微電鑄工藝和單晶硅的各向異性刻蝕特性,能夠高質(zhì)量、高效率地制備陣列鎳微針,為陣列鎳微針的批量化制備奠定了基礎(chǔ)。