[发明专利]一种超高深宽比金属微柱阵列的制作方法

权利要求书

1.一种超高深宽比金属微柱阵列的制作方法，其特征在于，所述制作方法采用叠层光刻胶工艺，通过多层SU-8光刻胶膜套刻、多层微电铸镍、多次铸后平坦化处理以及溅射铜导电种子层制作，将微柱阵列与底板制作得到；利用真空退火工艺降低铸层的内应力；最后去除SU-8光刻胶，从而获得完整的金属微柱阵列，所述超高深宽比为大于10：1的深宽比；步骤如下：

第一步，制备带有标记点图形的不锈钢基板

1.1）基底预处理：选择不锈钢基板作为衬底，对其进行研磨、抛光、超声清洗；

1.2）制作背面对准标记：在不锈钢基板背面进行BN303光刻胶的光刻工艺，得到具有对准标记图形的胶膜结构；使用FeCl₃腐蚀液对基板背面进行腐蚀，再采用负胶去膜剂去除BN303胶膜，得到带有标记点图形的不锈钢基板；背面对准标记用于制作过程中层与层之间的对准；

第二步，在不锈钢基板正面制备多层复合结构

2.1）制备第一层材料

1）制备SU-8光刻胶膜：在基板正面制作第一层SU-8光刻胶膜（S1），然后得到图形化的具有第一层自由空间（F1）的第一层SU-8光刻胶膜（S1），作为第一层电铸用胶母模；

2）微电铸镍：在第一层电铸用胶母模的第一层自由空间（F1）中沉积金属镍，金属镍填充完整个第一层自由空间（F1）得到第一层镍铸层（E1）；每层电铸的时间由每层胶膜制作的厚度决定；

3）铸后平坦化处理：微电铸后表面进行研磨抛光，获得厚度均匀的铸层，清洗平坦化处理后的第一层镍铸层（E1）；

4）制备导电种子层：若下一层具有悬空微柱结构，则需要制备导电种子层获得制作下一层的电铸条件，制备导电种子层时使用磁控溅射仪在平坦化处理后的第一层镍铸层（E1）上溅射铜，得到第一层铜溅射层（C1）；若下一层无悬空微柱结构，则无需制备导电种子层，第二层材料的制备直接在平坦化处理后的第一层材料表面进行即可；

2.2）制备第二层材料

第二层材料的制备在第一层材料的表面进行；若制备的第一层材料表面具有铜溅射层，则第二层材料的制备在第一层铜溅射层（C1）上进行；若制备的第一层材料无铜溅射层，则第二层材料的制备在平坦化处理后的第一层镍铸层（E1）表面进行；第二层材料的制备步骤方法同2.1）；

2.3）制备第三层至第n 层材料

第三至n层材料的制备方法与步骤分别同2.2），由所需要制作的金属微柱阵列的具体结构确定所需要制备材料的层数n；制备最后一层第n层材料获得第n层镍铸层（En）后，对第n层镍铸层（En）进行铸后平坦化处理；

第一至第n 层材料的堆叠组成带有SU-8光刻胶膜的金属微柱阵列结构，制作的金属微柱阵列结构分别包括微柱阵列和不锈钢基板；

第三步，进行退火、除胶处理

3.1）真空退火：使用真空退火炉对带有SU-8胶的微结构进行退火处理，退火后自然冷却至室温；

3.2）去除胶膜：将带有SU-8胶的微结构浸入SU-8光刻胶专用去胶剂Remove PG中，水浴加热，待SU-8胶全部溶解后，用去离子水冲洗到金属微柱阵列完整结构。

2.根据权利要求1所述的一种超高深宽比金属微柱阵列的制作方法，其特征在于，所述步骤1.1）中，基底预处理为：首先，对不锈钢基板研磨、抛光至其表面粗糙度小于0.04μm，然后，依次利用丙酮、乙醇溶液对不锈钢基板进行超声清洗，并去离子水冲洗干净，最后，放入烘箱中烘干水汽后冷却至室温备用。

3.根据权利要求1所述的一种超高深宽比金属微柱阵列的制作方法，其特征在于，步骤1.2）中腐蚀时间15min，腐蚀温度25℃。

4.根据权利要求1所述的一种超高深宽比金属微柱阵列的制作方法，其特征在于，所述步骤2.1）中微电铸镍时，采用脉冲电流、兆声辅助的方式，并施加以阴极移动和电铸溶液循环过滤。

5.根据权利要求1所述的一种超高深宽比金属微柱阵列的制作方法，其特征在于，所述的铜溅射层的每层溅射层厚度为200～250nm，根据悬空结构层的层数确定铜导电种子层数。

6.根据权利要求1所述的一种超高深宽比金属微柱阵列的制作方法，其特征在于，所述的步骤3.1）中，退火温度350～400℃、退火时间2.5～3h。