一种基于厚胶光刻的图案化纤维阵列的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种基于厚胶光刻的图案化纤维阵列的制备方法，包括S1、基底清洗；S2、第一次匀胶，在所述基底上均匀铺设第一层光刻胶；S3、第一次曝光，对所述第一层光刻胶进行曝光形成曝光后的第一层曝光胶；S4、第二次匀胶，在所述第一层曝光胶上均匀铺设第二层光刻胶；S5、第二次曝光，在第二层光刻胶上设置掩膜板，对第二层光刻胶进行光爆，在所述基底上形成间隔排布的第二层光刻胶和曝光后的第二层曝光胶；S6、显影，去除第二层光刻胶形成图案化纤维阵列。本发明专利技术工艺成本低、操作步骤简单，可实现各种图案的转移满足了实际问题的多样性需求，比较适合小批量制作与结构性能研究，在微纳制造领域有着广阔的应用前景。造领域有着广阔的应用前景。造领域有着广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种基于厚胶光刻的图案化纤维阵列的制备方法


[0001]本专利技术涉及微纳制造
，特别是涉及一种基于厚胶光刻的图案化纤维阵列的制备方法。

技术介绍

[0002]地球因其生物体的多样性而显得和其它星球与众不同，人类就是地球上最奇妙的生命体，当然除了人类这个奇妙的生物体外，还有其它形形色色的动物、植物和微生物。这些生物体都是地球孕育的儿女，在这亿万年的进化演变过程中，每个生物体如今都成了地球这个大家庭不可分割的一份子。哲学上说：“存在就有价值”。这句话同样适用于这些丰富多彩的生物体，这些生物体在日常的生存中进化出了各自独特的本领。像章鱼、贻贝以及鲍鱼等等这些生物强大的吸附能力引起了研究者的热论，如果在人类的实际生活中仿生设计出具有这些生物强大的吸附能力的结构将具有极大的应用前景。
[0003]与上述的章鱼等生物的吸附原理不同的壁虎，更是博得了研究者的眼球。一只成年的体型稍大的壁虎，可以在垂直的墙壁上快速地爬行甚至能倒挂在天花板上仅仅靠一只脚的力量就能够支撑起整个身体的力量。壁虎能在各种纹理的表面实现强大的黏附、轻易的分离以及在吸附和脱离过程中始终都能保持足部的清洁性，经过研究者的不断研究终于发现了其中的奥秘，壁虎的这种高效的粘附力、良好的接触面适应性以及高度的自清洁性取决于其足部的微纳米结构。壁虎的每个脚趾上分布着大约20个介观薄片结构，每个薄片上又分布着定向排列的微米级刚毛，每个刚毛末端又分布着纳米级的绒毛，正是这些绒毛同接触面紧密接触所产生的范德华力实现了壁虎的吸附本领、清洁本领。
[0004]目前，常见的仿壁虎的微纳结构的制备方法有电子束光刻法、压印法、多壁碳纳米管生长法等等，这些方法的搭建成本高、操作流程复杂以及对模具的要求高。因此，我们需要探索些新方法和新工艺。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中微纳结构的制备方法搭建成本高、操作流程复杂以及对模具的要求高的技术问题，本专利技术的一个目的在于提供一种基于厚胶光刻的图案化纤维阵列的制备方法，所述制备方法包括：
[0006]S1、基底清洗；
[0007]S2、第一次匀胶，在所述基底上均匀铺设第一层光刻胶；
[0008]S3、第一次曝光，对所述第一层光刻胶进行曝光形成曝光后的第一层曝光胶；
[0009]S4、第二次匀胶，在所述第一层曝光胶上均匀铺设第二层光刻胶；
[0010]S5、第二次曝光，在第二层光刻胶上设置掩膜板，对第二层光刻胶进行光爆，在所述基底上形成间隔排布的第二层光刻胶和曝光后的第二层曝光胶；
[0011]S6、显影，去除第二层光刻胶形成图案化纤维阵列。
[0012]进一步地，步骤S1中，所述基底采用硅片基底，清洗步骤包括：
[0013]S11、将硅片基底在食人鱼溶液(浓H2SO4:H2O2＝3:1)中超声清洗30min；
[0014]S12、用丙酮超声清洗10min；
[0015]S13、用无水乙醇超声清洗5min；
[0016]S14、以去离子水反复冲洗硅片表面，用氮气风干；
[0017]S15、在200C下于真空干燥箱中烘焙30min。
[0018]进一步地，步骤S2中，第一次匀胶使用的光刻胶为SU
‑
8负性光刻胶，匀胶后对第一层光刻胶进行烘干，烘干采用分步加热式：
[0019]首先在室温下以5C/min升温至65C，保持若干分钟，然后以5C/min升温至95C，保持若干分钟，最后随热板冷却。
[0020]进一步地，步骤S3中，第一次曝光后，对第一层曝光胶进行烘干。
[0021]进一步地，步骤S4中，第二次匀胶使用的光刻胶为SU
‑
8负性光刻胶，匀胶后对第二层光刻胶进行烘干，烘干采用分步加热式：
[0022]首先在室温下以5C/min升温至65C，保持若干分钟，然后以5C/min升温至95C，保持若干分钟，最后随热板冷却。
[0023]进一步地，步骤S5中，第二次曝光后，对间隔排布的第二层光刻胶和曝光后的第二层曝光胶进行烘干。
[0024]进一步地，步骤S6后还包括：
[0025]S7、坚膜，蒸发掉图案化纤维阵列中剩余的溶剂、水分以及残留显影液。
[0026]本专利技术提供的一种基于厚胶光刻的图案化纤维阵列的制备方法，基于仿壁虎微纳结构的启发，实现各种图案化的纤维阵列的制备具有多样性，满足小批量制作与结构性能研究。
[0027]本专利技术提供的一种基于厚胶光刻的图案化纤维阵列的制备方法，把设计好的掩模板图案采用厚胶光刻的方法转移到光刻胶上生成图案化的纤维阵列，根据实际需求设计出相应的掩模板，选择合适的硅片基底，进行硅基底的清洗操作，在硅基底上旋涂上一层光刻胶，增强纤维阵列顶部同硅基底的粘性防止生成的纤维阵列出现坍塌、缺损现象。再采用紫外光对该光刻胶进行首次曝光，再次进行匀胶、二次曝光操作，最后通过显影去除掉多余的光刻胶，至此该制备方法完成，得到了理想的图案化纤维阵列。
[0028]本专利技术提供的一种基于厚胶光刻的图案化纤维阵列的制备方法，工艺成本低、操作步骤简单，可实现各种图案的转移满足了实际问题的多样性需求，比较适合小批量制作与结构性能研究，在微纳制造领域有着广阔的应用前景。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]图1示意性示出了本专利技术一种基于厚胶光刻的图案化纤维阵列的制备方法的流程图。
[0031]图2示出了本专利技术掩膜板的结构示意图。
具体实施方式
[0032]为了使本专利技术的上述以及其他特征和优点更加清楚，下面结合附图进一步描述本专利技术。应当理解，本文给出的具体实施例是出于向本领域技术人员解释的目的，仅是示例性的，而非限制性的。
[0033]为了解决现有技术中微纳结构的制备方法搭建成本高、操作流程复杂以及对模具的要求高的技术问题，如图1所示本专利技术一种基于厚胶光刻的图案化纤维阵列的制备方法的流程图，根据本专利技术的实施例，提供一种基于厚胶光刻的图案化纤维阵列的制备方法，所述制备方法包括：
[0034]步骤S1、基底清洗。
[0035]本专利技术的光刻工艺主要以光刻胶为原材料，光刻胶分为正性光刻胶和负性光刻胶，正性光刻胶感光灵敏度低、粘附性差、分辨率高，负性光刻胶感光灵敏度高、粘附性好、分辨率高。正性光刻胶曝光区域易软化形成可溶性物质，更易溶于显影液中，负性光刻胶曝光区域交联硬化，更难溶于显影液中。本专利技术选用SU
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8负性光刻胶为原材料。
[0036]SU
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8负性光刻胶对基底的清洁度要求极高，所以必须采用严格的步骤清洗基底101。基底101采用硅片基底，清洗步骤包括：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于厚胶光刻的图案化纤维阵列的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：S1、基底清洗；S2、第一次匀胶，在所述基底上均匀铺设第一层光刻胶；S3、第一次曝光，对所述第一层光刻胶进行曝光形成曝光后的第一层曝光胶；S4、第二次匀胶，在所述第一层曝光胶上均匀铺设第二层光刻胶；S5、第二次曝光，在第二层光刻胶上设置掩膜板，对第二层光刻胶进行光爆，在所述基底上形成间隔排布的第二层光刻胶和曝光后的第二层曝光胶；S6、显影，去除第二层光刻胶形成图案化纤维阵列。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述基底采用硅片基底，清洗步骤包括：S11、将硅片基底在食人鱼溶液(浓H2SO4:H2O2＝3:1)中超声清洗30min；S12、用丙酮超声清洗10min；S13、用无水乙醇超声清洗5min；S14、以去离子水反复冲洗硅片表面，用氮气风干；S15、在200C下于真空干燥箱中烘焙30min。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，第一次匀胶使用的光刻...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙广开，肖朋，祝连庆，何彦霖，周康鹏，祝航威，
申请(专利权)人：广州市南沙区北科光子感知技术研究院，
类型：发明
国别省市：