一种基于透明柔性薄膜材料的曲面光刻工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种基于透明柔性薄膜材料的曲面光刻工艺，包括以下步骤：(1)将目标曲面图案沿平面展开，将平面化图案制作在平面状的光刻掩膜版或硬掩膜板上；(2)选取柔性薄膜材料；(3)采用光刻掩膜版进行处理，或者采用硬掩膜板对柔性薄膜材料进行处理，得到表面具有完整非透明图案的柔性基底；(4)在待光刻的曲面上涂胶，将柔性基底紧密无缝隙的贴附在该待光刻的曲面上，经过曝光、显影后，即可实现曲面光刻。本发明专利技术通过对关键曲面光刻工艺的整体工艺流程设计、尤其是光刻图案由平面转至曲面的转换工艺步骤等进行改进，与现有技术相比能够有效解决更复杂电极、复杂微MEMS结构在具有一定的曲率结构的表面上实现的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于透明柔性薄膜材料的曲面光刻工艺
本专利技术属于曲面光刻领域，更具体地，涉及一种基于透明柔性薄膜材料的曲面光刻工艺，可在具有一定曲率的表面上实现光刻。
技术介绍
在超声等MEMS器件中，有时需要在具有一定曲率的表面上制作复杂的电极结构。在超声方面，传统的机械加工方法是均匀涂布或均匀沉积电极之后，再通过机械刀具切削的方法来实现固定电极的形状。虽然工艺步骤简单明了，但是这种采用传统机械加工的方法具有很大的局限性。只能实现某些特殊、规则形状结构电极的切割，例如方形、圆形等；且切割的最小尺寸大小受限(大约在50-100um)。对于其他MEMS器件有些则不能通过机械切割来实现。另外对于传统的微电子工艺加工方法，接触式曝光工艺显然不能实现；对于接近式曝光虽然掩膜版和样品不需要接触，但是版和样品之间的距离也限定在50um以内，而一般的宏观曲率深度要远大于这样一个尺寸，且实际曲面深度设计尺寸更是远大于这样一个尺寸；而对于投影式曝光设备其价格过于昂贵。显然，一种价格低廉、制备流程简单的曲面光刻工艺具有很大的应用前景。特别是随着科技的发展，MEMS器件在逐渐的在人们的生活中应用的范围越来越广泛，简单、低廉的工艺能显著降低产品的价格，推进产品商业应用。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术的目的在于提供一种基于透明柔性薄膜材料的曲面光刻工艺，其中通过对关键曲面光刻工艺的整体工艺流程设计、尤其是光刻图案由平面转至曲面的转换工艺步骤(例如中间转换所采用的材料等)等进行改进，与现有技术相比能够有效解决更复杂电极、复杂微MEMS结构在具有一定的曲率结构的表面上实现的问题，进而能够利用此技术开发新颖的MEMS器件及结构；本专利技术是利用透明柔性薄膜材料(还可额外设计具有互补曲面的透明块体材料)，可以实现复杂曲面上的光刻和图案化的实现，制备某些特殊结构功能的传感器，能够有效实现平面化图案至曲面化图案的转换，从而实现曲面光刻。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种基于透明柔性薄膜材料的曲面光刻工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)将目标曲面图案沿平面展开，得到平面化图案，并将所述平面化图案制作在平面状的光刻掩膜版或硬掩膜板上；(2)选取透明且表面光滑平整的柔性薄膜材料，对其进行超声清洗；然后将清洗后的柔性薄膜材料平整的粘附或者是镶嵌在硬质支撑物的表面；(3)采用所述步骤(1)得到的所述光刻掩膜版进行曝光处理，或者采用所述步骤(1)得到的所述硬掩膜板进行曝光处理；其中，采用所述步骤(1)得到的所述光刻掩膜版进行曝光处理，具体是：在所述步骤(2)得到的所述柔性薄膜材料的表面上涂光刻胶，并进行匀胶处理；接着，利用所述步骤(1)得到的所述光刻掩膜版或所述硬掩膜板进行曝光，对该柔性薄膜材料的表面光刻胶进行曝光及显影处理，从而得到表面具有光刻胶平面图案的柔性薄膜基底；然后，对该表面具有光刻胶平面图案的柔性薄膜基底进行沉积处理制备非透明薄膜层，接着去除光刻胶，并将其与所述硬质支撑物分开，得到表面具有完整非透明图案的柔性基底；采用所述步骤(1)得到的所述硬掩膜板进行处理，具体是：将所述步骤(1)得到的所述硬掩膜板与所述步骤(2)得到的所述柔性薄膜材料两者紧密无缝隙的贴合并固定在一起，然后在所述硬掩膜板的掩盖下对所述柔性薄膜材料的表面进行沉积处理制备非透明薄膜层，接着将该硬掩膜板与所述柔性薄膜材料分离，并将所述柔性薄膜材料与所述硬质支撑物分开，从而得到表面具有完整非透明图案的柔性基底；(4)在待光刻的曲面上均匀的涂覆一层光刻胶，然后将所述步骤(3)得到的所述表面具有完整非透明图案的柔性基底紧密无缝隙的贴附在该待光刻的曲面上，经过曝光、显影后，即可实现曲面光刻。按照本专利技术的另一方面，一种基于透明柔性薄膜材料的曲面光刻工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)将目标曲面图案沿平面展开，得到平面化图案，并将所述平面化图案制作在平面状的光刻掩膜版或硬掩膜板上；(2)选取透明块体材料，制作待光刻曲面的互补曲面，并对该透明块体材料上与所述互补曲面相对的表面进行抛光处理；(3)选取透明且表面光滑平整的柔性薄膜材料，对其进行超声清洗；然后将清洗后的柔性薄膜材料平整的粘附或者是镶嵌在硬质支撑物的表面；(4)采用所述步骤(1)得到的所述光刻掩膜版进行处理，或者采用所述步骤(1)得到的所述硬掩膜板进行处理；其中，采用所述步骤(1)得到的所述光刻掩膜版进行处理，具体是：在所述步骤(3)得到的所述柔性薄膜材料的表面上涂光刻胶，并进行匀胶处理；接着，利用所述步骤(1)得到的所述光刻掩膜版或所述硬掩膜板进行曝光，对该柔性薄膜材料的表面进行曝光及显影处理，从而得到表面具有光刻胶平面图案的柔性薄膜基底；然后，对该表面具有光刻胶平面图案的柔性薄膜基底进行沉积处理制备非透明薄膜层，接着去除光刻胶，并将其与所述硬质支撑物上分开，得到表面具有完整非透明图案的柔性基底；采用所述步骤(1)得到的所述硬掩膜板进行处理，具体是：将所述步骤(1)得到的所述硬掩膜板与所述步骤(3)得到的所述柔性薄膜材料两者紧密无缝隙的贴合并固定在一起，然后在所述硬掩膜板的掩盖下对所述柔性薄膜材料的表面进行沉积处理制备非透明薄膜层，接着将该硬掩膜板与所述柔性薄膜材料分离，并将所述柔性薄膜材料与所述硬质支撑物分开，从而得到表面具有完整非透明图案的柔性基底；(5)在所述步骤(2)得到的透明块体材料的所述互补曲面上均匀的涂覆一层光刻胶，然后将所述步骤(4)得到的所述表面具有完整非透明图案的柔性基底紧密无缝隙的贴附在该透明块体材料的互补曲面上，经过曝光、显影后，在该互补曲面制得光刻胶图案；接着，对该透明块体材料的互补曲面进行沉积处理制备非透明薄膜层，接着去除光刻胶，使该互补曲面形成有完整非透明图案，从而得到互补曲面上具有完整非透明图案的透明块体材料；(6)在所述待光刻的曲面上均匀的涂覆一层光刻胶，然后将所述步骤(5)得到的所述互补曲面上具有完整非透明图案的透明块体材料与该待光刻曲面进行组合，使形成有完整非透明图案的互补曲面紧密无缝隙的贴附在该待光刻的曲面上，经过曝光、显影后，即可实现曲面光刻。作为本专利技术的进一步优选，所述柔性薄膜材料能够耐受超过80℃的高温，优选的，能够耐受不低于150℃的高温；所述柔性薄膜材料为透明柔性薄膜材料，优选包括PET、PVC、Mica、透明PDMS、或聚酰亚胺。作为本专利技术的进一步优选，所述透明块体材料能够耐受超过80℃的高温，优选的，能够耐受不低于150℃的高温；所述透明块体材料为柔性透明块体材料或硬质透明块体材料；所述柔性透明块体材料优选包括透明PDMS；所述硬质透明块体材料包括玻璃，优选为石英玻璃。作为本专利技术的进一步优选，所述柔性薄膜材料平整的粘附或者是镶嵌在硬质支撑物的表面，具体是将所述柔性薄膜材料与所述硬质支撑物的表面紧密无缝隙的贴合，所述贴合的方法包括键合、加热使所述柔性薄膜材料软化后贴合、双面胶黏贴、胶带黏贴、或在所述柔性薄膜材料与所述硬质支撑物的表面之间插入其他粘结材料层，所述其他粘结材料包括光刻胶、PDMS、或胶水。作为本专利技术的进一步优选，所述柔性基底紧密无缝隙的贴附在该待光刻的曲面上，具体是采用键合、或加热使柔性薄膜材料软化、或互补曲面压合方法。作为本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于透明柔性薄膜材料的曲面光刻工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)将目标曲面图案沿平面展开，得到平面化图案，并将所述平面化图案制作在平面状的光刻掩膜版或硬掩膜板上；(2)选取透明且表面光滑平整的柔性薄膜材料，对其进行超声清洗；然后将清洗后的柔性薄膜材料平整的粘附或者是镶嵌在硬质支撑物的表面；(3)采用所述步骤(1)得到的所述光刻掩膜版进行曝光处理，或者采用所述步骤(1)得到的所述硬掩膜板进行曝光处理；其中，采用所述步骤(1)得到的所述光刻掩膜版进行曝光处理，具体是：在所述步骤(2)得到的所述柔性薄膜材料的表面上涂光刻胶，并进行匀胶处理；接着，利用所述步骤(1)得到的所述光刻掩膜版或所述硬掩膜板进行曝光，对该柔性薄膜材料的表面光刻胶进行曝光及显影处理，从而得到表面具有光刻胶平面图案的柔性薄膜基底；然后，对该表面具有光刻胶平面图案的柔性薄膜基底进行沉积处理制备非透明薄膜层，接着去除光刻胶，并将其与所述硬质支撑物分开，得到表面具有完整非透明图案的柔性基底；采用所述步骤(1)得到的所述硬掩膜板进行处理，具体是：将所述步骤(1)得到的所述硬掩膜板与所述步骤(2)得到的所述柔性薄膜材料两者紧密无缝隙的贴合并固定在一起，然后在所述硬掩膜板的掩盖下对所述柔性薄膜材料的表面进行沉积处理制备非透明薄膜层，接着将该硬掩膜板与所述柔性薄膜材料分离，并将所述柔性薄膜材料与所述硬质支撑物分开，从而得到表面具有完整非透明图案的柔性基底；(4)在待光刻的曲面上均匀的涂覆一层光刻胶，然后将所述步骤(3)得到的所述表面具有完整非透明图案的柔性基底紧密无缝隙的贴附在该待光刻的曲面上，经过曝光、显影后，即可实现曲面光刻。...

【技术特征摘要】
1.一种基于透明柔性薄膜材料的曲面光刻工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)将目标曲面图案沿平面展开，得到平面化图案，并将所述平面化图案制作在平面状的光刻掩膜版或硬掩膜板上；(2)选取透明且表面光滑平整的柔性薄膜材料，对其进行超声清洗；然后将清洗后的柔性薄膜材料平整的粘附或者是镶嵌在硬质支撑物的表面；(3)采用所述步骤(1)得到的所述光刻掩膜版进行曝光处理，或者采用所述步骤(1)得到的所述硬掩膜板进行曝光处理；其中，采用所述步骤(1)得到的所述光刻掩膜版进行曝光处理，具体是：在所述步骤(2)得到的所述柔性薄膜材料的表面上涂光刻胶，并进行匀胶处理；接着，利用所述步骤(1)得到的所述光刻掩膜版或所述硬掩膜板进行曝光，对该柔性薄膜材料的表面光刻胶进行曝光及显影处理，从而得到表面具有光刻胶平面图案的柔性薄膜基底；然后，对该表面具有光刻胶平面图案的柔性薄膜基底进行沉积处理制备非透明薄膜层，接着去除光刻胶，并将其与所述硬质支撑物分开，得到表面具有完整非透明图案的柔性基底；采用所述步骤(1)得到的所述硬掩膜板进行处理，具体是：将所述步骤(1)得到的所述硬掩膜板与所述步骤(2)得到的所述柔性薄膜材料两者紧密无缝隙的贴合并固定在一起，然后在所述硬掩膜板的掩盖下对所述柔性薄膜材料的表面进行沉积处理制备非透明薄膜层，接着将该硬掩膜板与所述柔性薄膜材料分离，并将所述柔性薄膜材料与所述硬质支撑物分开，从而得到表面具有完整非透明图案的柔性基底；(4)在待光刻的曲面上均匀的涂覆一层光刻胶，然后将所述步骤(3)得到的所述表面具有完整非透明图案的柔性基底紧密无缝隙的贴附在该待光刻的曲面上，经过曝光、显影后，即可实现曲面光刻。2.一种基于透明柔性薄膜材料的曲面光刻工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)将目标曲面图案沿平面展开，得到平面化图案，并将所述平面化图案制作在平面状的光刻掩膜版或硬掩膜板上；(2)选取透明块体材料，制作待光刻曲面的互补曲面，并对该透明块体材料上与所述互补曲面相对的表面进行抛光处理；(3)选取透明且表面光滑平整的柔性薄膜材料，对其进行超声清洗；然后将清洗后的柔性薄膜材料平整的粘附或者是镶嵌在硬质支撑物的表面；(4)采用所述步骤(1)得到的所述光刻掩膜版进行处理，或者采用所述步骤(1)得到的所述硬掩膜板进行处理；其中，采用所述步骤(1)得到的所述光刻掩膜版进行处理，具体是：在所述步骤(3)得到的所述柔性薄膜材料的表面上涂光刻胶，并进行匀胶处理；接着，利用所述步骤(1)得到的所述光刻掩膜版或所述硬掩膜板进行曝光，对该柔性薄膜材料的表面进行曝光及显影处理，从而得到表面具有光刻胶平面图案的柔性薄膜基底；然后，对该表面具有光刻胶平面图案的柔性薄膜基底进行沉积处理制备非透明薄膜层，接着去除光刻胶，并将其与所述硬质支撑物上分开，得到表面具有完整非透明图案的柔性基底；采用所述步骤(1)得到的所述硬掩膜板进行处理，具体是：将所述步骤(1)得到的所述硬掩膜板与所述步骤(3)得到的所述柔性薄膜材料两者紧密无缝隙的贴合并固定在一起，然后在所述硬掩膜板的掩盖下对所述柔性薄膜材料的表面进行沉积处理制备非透明薄膜层，接着将该硬掩膜板与所述柔性薄膜材料分离，并将所述柔性薄膜材料与所述硬质支撑物分开，从而得到表面具有完整非透明图案的柔性基底；...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱本鹏，刘项力，杨晓非，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42