编号：FTJS106821
篇名：镍基阵列微针的薄胶微电铸制备工艺
作者：王华安 李晓建 尹鹏和 宋佳忻 张宇 梁军生
关键词： 阵列镍微针 硅模具 微电铸工艺 侧蚀量补偿
机构： 大连理工大学辽宁省微纳米技术及系统重点实验室 大连理工大学高性能精密制造全国重点实验室
摘要： 阵列镍微针具有机械强度高、导电性好等优点,广泛应用于生物工程等领域。微电铸工艺凭借其复制精度高、适应性广等优点,已成为制备镍微针的可靠方法。然而,在微电铸工艺中,通常需要使用与铸层厚度相同的光刻胶模具,导致厚胶微电铸时面临微结构处存留残胶、胶层难以去除等问题。为了解决上述问题,获得尖端曲率半径为纳米尺度的阵列镍微针,我们提出了镍基阵列微针的薄胶微电铸制备工艺并进行实验验证。首先,利用(100)型单晶硅的各向异性刻蚀特性制备阵列锥坑硅模具;接着,在硅模具表面溅射一层厚度为200 nm的镍种子层;然后,使用光刻工艺制备微针支撑梁薄胶模具;最后,对硅模具进行微电铸,释放阵列镍微针。实验结果表明:本实验采用的方法可以在不损伤硅模具的前提下,得到尺寸平均偏差1.7μm、绝对位置平均偏差1.8μm、尖端平均曲率半径150 nm的阵列镍微针;使用厚度为~2μm的RFJ-60负性光刻胶作为微电铸的模具,成功制备出厚度为~24.3μm的阵列镍微针支撑梁。此外,通过将SiO2侧蚀量补偿进光刻掩膜版图形尺寸的方法,将镍微针相对尺寸误差降低至1%。结合微电铸工艺和单晶硅的各向异性刻蚀特性,能够高质量、高效率地制备阵列镍微针,为阵列镍微针的批量化制备奠定了基础。
