本发明专利技术提供一种从环氧型负性光刻胶制造高纵横比部件的光刻方法，该方法包括以下步骤：（ｉ）用总能量密度为１８，０００至３５，０００ｍＪ／ｃｍ↑［２］的光辐照在基材上的预烘焙的、掩蔽的环氧型负性光刻胶，（ｉｉ）在高温下后烘焙曝光的光刻胶，和（ｉｉｉ）将曝光的光刻胶在溶剂中显影，其中不超过１５％的能量密度是由波长为４００ｎｍ或更短的光贡献的。本发明专利技术还公开了一种往复式微型发动机（１０），其包括由该方法制造的气缸（１４）、活塞（１２）和曲轴。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于从环氧型负性光刻胶微型制造高纵横比物品的改进光刻方法，以及一种往复式微型发动机，其主要部件是使用该方法制造的。目前，最广泛采用的微型致动器是静电梳状驱动器，其可以发现于数字镜式显示系统(R.M.Boysel等，″Integration of deformable mirrordevices with optical fibers and wave guides″，Proc.SPIE，Vol.1793，34-39，1992)，以及于核导弹I用复杂安全锁(Amato，″Fomenting a revolution，inminiature″，Science，Vol.282，402-405，1998年10月16日)中。最近，制造出了微型回转马达和分度马达。回转马达可以以非常小的步骤提供可变的速度和扭距。这些成果在MEMS技术(微型机电系统)中标志着大的进步。但是，这些致动器完全依靠电源，其应用受到限制。例如，电力驱动的微型无人飞行器由于它们受限的不间断飞行时间而不容易地被开发出来。微型机器人和其它独立式装置将面临相同的问题。显然，应当寻找电力驱动装置的替代器。一种可能的解决方案是微型内燃机。自从被IBM(参见，例如US4,882,245)开发出来，SU-8，负性环氧型近UV光刻胶长期被认为是微型制造用的低成本材料，并且其优异的机械性能特别适宜于MEMS领域，用于高纵横比结构的应用领域(A.Bertsch等，″Combining microsterolithography and thick resist UV lithography for 3Dmicrofabrication″，Proc.MEMS′98，IEEE，Heidelberg，18-23，1998)。往复式内燃机的设计对活塞和缸要求严格的垂直几何形状和超厚的厚度以防止泄漏。常规的SU-8方法通常产生具有宽的顶部和窄的底部轮廓的沟槽，其对于负性光刻胶是常见的。当SU-8层的厚度达到500μm或更厚时，T形变得更加严重(Z.G Ling等，″Improved patterning quality of SU-8microstructures of optimizing the exposure parameters″，Proc.SPIE，Vol.3999，1019，1027，2000)。许多因素有助于此尺寸的变化，如SU-8光刻胶在聚合过程中的体积变化、交联剂的化学扩散和几种照明参数。K.Jiang和P.Jin(Microfabrication of ultra-thick SU-8 photoresist formicroengines，Proc SPIE Photowest Micromachining and Microfabrication2003，San Jose，California，25-31 Jan 2003)公开了一种从超厚SU-8(一种周知的环氧型负性光刻胶)微型制造发动机部件的基本光刻技术。具体而言，Jiang讨论了纵横比和预烘焙参数之间的关系。但是，Jiang没有公开辐照参数足够的详细内容，以制造高纵横比部件。本专利技术的一个目的在于提供一种从超厚环氧型负性光刻胶制造高纵横比部件的改进光刻方法。根据本专利技术的第一方面，提供一种从环氧型负性光刻胶制造高纵横比部件的光刻方法，该方法包括以下步骤(i)用总能量密度为18,000至35,000mJ/cm2的光辐照在基材上的预烘焙的、掩蔽的环氧型负性光刻胶，(ii)在高温下后烘焙曝光的光刻胶，和(iii)将曝光的光刻胶在溶剂中显影，其中不超过15％的能量密度是由波长为400nm或更短的光贡献的。对于本领域的技术人员而言，应当理解的是，辐照负性光刻胶使得曝光部分变得更不溶于显影溶剂，所以在步骤(i)中使用的掩模是将制造的部件的逆象。本专利技术的专利技术人非常惊奇地发现，可以仅通过滤掉部分低于400nm的光得到高纵横比结构。这是未预料到的，因此，SU-8(最通常使用的环氧型负性光刻胶)供应商通常将365nm光推荐为曝光用的最佳波长，因为这是SU-8对曝光最敏感的波长。根据本专利技术的第二方面，提供一种从环氧型负性光刻胶制造高纵横比部件的光刻方法，该方法包括以下步骤(i)用高压汞灯辐照在基材上的预烘焙的、掩蔽的环氧型负性光刻胶，(ii)在高温下后烘焙曝光的光刻胶，和(iii)将曝光的光刻胶在溶剂中显影，其中将至少20％从汞灯发出的、波长为365nm的UV光滤掉。优选地，计算在第二方面中步骤(i)中的曝光持续时间，使得在所述光刻胶的未掩蔽的表面上的光的能量密度为18,000至35,000mJ/cm2。优选地，将至少40％并且更优选至少60％的365nm光滤掉。优选地，低于400nm的光贡献不超过15％的总能量密度，并且更优选不超过10％。优选地，所述的光刻胶是SU-8(八官能环氧化酚醛清漆树脂)。更优选地，所述的光刻胶为0.7至1.5mm厚。步骤(i)可以是使用适宜的滤光器以滤掉所需比例的365nm的光(或低于400nm的光)的单辐照步骤。备选地，步骤(i)可以包括多次曝光，每次曝光滤掉不同比例的365nm的光(或低于400nm的光)。例如，在一个实施方案中，采用使用高压汞灯的四步曝光。在第一曝光中，不使用滤光器，并且在最后的曝光中，过滤所有的365nm光。在第二和第三曝光中，分别过滤80％和90％的365nm光。显然，根据在每次曝光中过滤的365nm的量和全部曝光和在365nm曝光需要的水平，来计算每次曝光的持续时间。优选地，步骤(ii)是在至少60℃的温度进行的。优选地，步骤(ii)的持续时间至少为30分钟。在一个优选的实施方案中，所述的后烘焙是两步工序，其中将所述的光刻胶加热至第一温度(例如，约60至70℃约15分钟)，然后加热至第二更高的温度(例如，约90至100℃约20分钟)。显然，步骤(iii)需要使用可以溶解非曝光光刻胶的溶剂。在SU-8的情况下，适宜的溶剂包括EC溶剂和丙二醇甲基醚乙酸酯(PGMEA)、乳酸乙酯和双丙酮醇。优选地，所述的方法包括在步骤(iii)之后，对显影的光刻胶进行漂洗，接着干燥的步骤。优选所述的方法包括从基材上除去显影的光刻胶的最后步骤。适宜的预烘焙条件公开于Jiang(见上)中。上述的方法适宜于制造深度为1mm或更深的部件，其纵横比为10∶1或更大，并且甚至40∶1或更大。本专利技术还涉及使用上述方法制造的部件，并且涉及一种往复式微型发动机，其包括气缸、活塞和曲轴，所述气缸、活塞和曲轴中的一种或多种是由上述方法所制造的。现在，本专利技术将仅通过参考附图举例的方式进行描述，其中附图说明图1是在指尖上的、根据本专利技术的方法制造的微型发动机，图2是图1中所示的发动机的顶视图，图3是由本专利技术的方法制造的微型活塞的照片，和图4是由比较方法制造的微型活塞的照片。参考图1和2，微型发动机10是基于两冲程往复式发动机的机理，并且包括容纳于活塞气缸14中的活塞12，活塞12通过连杆18连接到齿轮16。气缸14的底部提供有燃料用的入口20，并且气缸14的侧面提供有排气口22。气缸壁之一由矩形块24限定，所述的矩形块24在气缸14上方延伸，并且在延伸上提供有销26，用本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种从环氧型负性光刻胶制造高纵横比部件的光刻方法，该方法包括以下步骤：（ｉ）用总能量密度为１８，０００至３５，０００ｍＪ／ｃｍ↑［２］的光辐照在基材上的预烘焙的、掩蔽的环氧型负性光刻胶，（ｉｉ）在高温下后烘焙曝光的光刻胶，和 （ｉｉｉ）将曝光的光刻胶在溶剂中显影，其中不超过１５％的能量密度是由波长为４００ｎｍ或更短的光贡献的。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜开春，金鹏，
申请(专利权)人：伯明翰大学，
类型：发明
国别省市：GB[英国]
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