CN117111406A - 一种基于仿形模具的曲面涂覆光刻胶方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于仿形模具的曲面涂覆光刻胶方法，包括以下步骤：仿形模具加工；表面处理；注胶；封装；曝光；脱模。本发明通过制作曲面元件仿形模具，使得曲面元件涂胶面与仿形模具之间可以形成一个密闭的大小固定的空间，通过将空间内注满光刻胶从而避免由于光刻胶流动造成的涂覆不均匀现象，进而一步到位实现胶膜的均匀性涂抹，避免了由于重力导致光刻胶滴流造成的涂胶不均匀的问题。避免了因涂胶不均匀导致的曝光区域光强分布不均所导致的结构缺陷多、精度差的问题。本发明采用凹凸模的方式涂胶，除胶膜生成过程的必须用量外基本无需额外的光刻胶。浪费少，成本低廉。
Description
技术领域
本发明属于精密/超精密加工领域，尤其涉及一种基于仿形模具的曲面涂覆光刻胶方法。
背景技术
光刻技术是利用光刻胶感光后发生光化学反应特点，结合化学、物理刻蚀方法，将掩模板的图形刻制到被加工表面上的技术。在光刻加工中，光刻胶涂覆是一个极为重要的技术环节。光刻胶作为图形转移的载体起着关键的作用，其涂覆质量的优劣直接影响光刻的质量。光刻胶膜层厚度的均匀性和完整性直接影响转移图形的分辨率和精度。
在光刻技术中，通常是根据加工元件的表面形状和精度要求，选择相应的涂胶方法来涂覆光刻胶。目前常用的涂胶方法主要有离心法、滚动法、提拉法和喷雾法等。离心涂胶法是一种采用旋转产生的离心力将光刻胶均匀的涂覆在基底表面上的涂胶方法。主要用于尺寸小且形状规则的圆形基底。采用离心法在曲表面上的涂胶常会发生由于表面形貌阻碍光刻胶溶液径向流动的问题，就会造成光刻胶聚集的现象。滚动涂胶法是在滚轮上先涂上光刻胶溶液，然后滚轮在待加工基底上以一定的速度滚过，在滚动的过程中滚轮上的光刻胶就会粘在基底上，随着光刻胶的不断挥发就会在基底上形成所需的膜层。这种涂胶法主要用于像液晶显示屏、摄影胶片等平面的基底上，不适用于在曲面的上涂胶。提拉涂胶法是把基底元件浸入光刻胶溶液中，然后以缓慢的速度将基底元件提升，在此过程中基底元件上的光刻胶不断挥发形成一定厚度的光刻胶膜层。对于曲面元件，使提拉涂胶法进行涂覆光刻胶时，由于表面曲率的原因使得涂覆光刻胶的难度大大的增加。因此提拉涂胶法不适合用于大尺寸曲面光学元件涂布光刻胶。
中国发明CN202211343346.2公开了一种光刻胶喷涂装置及光刻胶喷涂方法，用于向晶圆喷涂雾化的光刻胶。该方法涂胶效果不均匀，易造成边缘胶膜厚度较中间大。
中国发明CN202011077026.8了一种光刻胶涂覆方法及系统。采用了向倾斜设置的晶圆表面涂覆光刻胶的方案，借助重力的作用促使光刻胶向晶圆边缘移动，通过调节喷嘴高度的方式提高光刻胶涂覆的面积和均匀性，并通过调节晶圆倾斜角度的方式进一步减少光刻胶使用量和提高涂覆效果。该方法涂胶效果不均匀。
中国发明CN202111594261.7公开了一种蚀刻镁板感光胶辊涂装置及方法，通过安装轴带动清洁滚筒转动对带体的外表面进行刷洗，同时安装轴带动刷板沿带体的宽度方向往复移动对带体的外表面进行刷洗，能有效将滴落到带体的外表面的感光胶刷洗干净，从而避免滴落到带体上的感光胶污染镁板的底面。该方法涂胶效果不均匀，且不适用于曲面。
中国发明CN202110205894.8公开了一种光刻胶涂布方法，光刻胶涂布方法包括：将半导体晶圆放置在装载台上并使半导体晶圆的圆心位于光刻胶喷嘴的正下方；控制装载台带动半导体晶圆旋转，控制光刻胶喷嘴向半导体晶圆的圆心处喷涂光刻胶。该方法涂胶效果不均匀，易造成边缘胶膜厚度较中间大。
中国发明CN202210620958.5公开了一种PCB光刻胶喷涂设备及光刻胶喷涂方法，通过喷涂本体下方喷涂光刻胶，再通过气吹机构对基板表面均匀吹气抚平。该方法涂胶效果不均匀，且气流均匀性不易控制。
综上，现有方法的涂胶方法多针对于平面元件涂胶，缺少曲面相关的涂胶方式。此外，由于光刻胶具有流动性，现有方式无法解决由于重力因素光刻胶流动造成的涂胶不均匀现象。因此，研究曲面元件均匀涂胶方式具有重要意义。
发明内容
针对现有方法在曲面元件涂覆光刻胶过程中出现的问题，本发明要提出一种基于仿形模具的曲面涂覆光刻胶方法，能够在曲面上均匀涂覆光刻胶，且过程中不会产生涂胶不均匀或大量浪费光刻胶的情况。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种基于仿形模具的曲面涂覆光刻胶方法，包括以下步骤：
第一步：模具加工
针对需要涂覆光刻胶的曲面元件，设计制造与曲面元件面形相匹配的仿形模具。所述曲面元件的面形包括球面、非球面、自由曲面。所述仿形模具为透明模具，所述仿形模具的半径值R为所述曲面元件的半径值r加上所需光刻胶的厚度。
第二步：表面处理
所述曲面元件面形为凸形，则在注胶前，对凹面形仿形模具表面涂抹脱模油。所述曲面元件面形为凹面形，则在注胶前，则对凹面形元件表面涂覆偶联剂。
第三步：注胶
所述曲面元件面形为凸形，则将光刻胶注入对应的凹面形仿形模具中。若所述曲面元件面形为凹面形，则将光刻胶注入曲面元件中。
第四步：封装
将曲面元件及其仿形模具进行封装。将曲面元件与其仿形模具闭合形成一个密闭的空间，确保光刻胶充满在曲面元件与仿形模具之间的空隙中。所述空隙的大小即所需光刻胶的厚度。
第五步：曝光
使用UV紫外光对光刻胶进行曝光，使光刻胶固化。若所述曲面元件面形为凸面形，则曝光前需将曲面元件及仿形模具进行转置，即仿形模具在上，曲面元件在下，使得光刻胶通过自身重力更好的与曲面元件表面进行结合。若所述曲面元件面形为凹面形，则无需进行转置，直接进行曝光操作。
第六步：脱模
将第四步的封装打开，将涂胶后的曲面元件从模具中取下，即得到光刻胶涂覆均匀的曲面元件。
进一步地，所述仿形模具由透明材料制成，所述透明材料包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、玻璃。
进一步地，所述仿形模具的制造方法包括机加工、增材制造。
进一步地，所述脱模油选择硅油、脱模喷雾剂；所述涂抹脱模油的方法包括旋转涂抹、喷涂，所述涂抹脱模油的厚度不计。
进一步地，所述曲面元件与其仿形模具的闭合方式包括使用夹具、压力装置或真空吸附装置，确保闭合时不会挤压仿形模具或造成光刻胶的不均匀分布。
进一步地，所述偶联剂选择硅偶联剂、有机偶联剂，所述涂抹偶联剂的厚度不计。
本发明的有益效果为：
1、本发明通过制作曲面元件仿形模具，使得曲面元件涂胶面与仿形模具之间可以形成一个密闭的大小固定的空间，通过将空间内注满光刻胶从而避免由于光刻胶流动造成的涂覆不均匀现象，进而一步到位实现胶膜的均匀性涂抹，避免了由于重力导致光刻胶滴流造成的涂胶不均匀的问题。避免了因涂胶不均匀导致的曝光区域光强分布不均所导致的结构缺陷多、精度差的问题。
2、本发明采用凹凸模的方式涂胶，除胶膜生成过程的必须用量外基本无需额外的光刻胶。浪费少，成本低廉。
附图说明
图1为凸面形曲面元件涂胶的流程图；
图2为仿形模具半径计算原理图；
图3为曲面涂覆光刻胶局部放大图；
图4为凹面形曲面元件涂胶的流程图；
图中：1－仿形模具，2－脱模油，3－光刻胶，4－偶联剂，5－曲面元件。
具体实施方式
以下结合实施例及附图对本发明的原理及技术方案进行清楚、完整的描述。所描述实施例仅为本发明的部分实施例，而非全部实施例。基于以下实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例都属于本发明保护的范围。
实施例1：
如图1-3所示，凸面形曲面元件表面涂覆光刻胶步骤如下：
第一步：模具加工
针对需要涂覆光刻胶的曲面元件5，设计制造与之面形相匹配的仿形模具1。所述仿形模具1的材料选择聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材料。所述制造方法包括机加工、增材制造等方式。所述仿形模具1的半径值R为所述曲面元件5的半径值r加上所需光刻胶3的厚度。
第二步：表面处理
在仿形模具1表面均匀涂抹脱模油2，以便后续脱模。所述脱模油2选择硅油，所述涂抹脱模油2的方法选择喷涂。
第三步：注胶
将所需光刻胶3加入仿形模具1中，注胶时确保光刻胶3均匀地填满仿形模具1，并排除气泡。注胶前，提前对仿形模具1进行表面处理，即涂抹脱模油2。
第四步：封装
将曲面元件5及其仿形模具1进行封装。将曲面元件5与其仿形模具1闭合形成一个密闭的空间，确保光刻胶3充满在曲面元件5与仿形模具1之间的空隙中，且不会因为重力等原因发生流动。所述空隙的大小即所需光刻胶3的厚度。使用夹具方式实现模具的闭合，确保闭合时仿形模具1不会被挤压变形，也不会造成光刻胶3的不均匀分布；
第五步：曝光
使用UV紫外光对光刻胶3进行曝光使其固化。曝光前，将曲面元件5及仿形模具1进行转置，即仿形模具1在上，曲面元件5在下，使得光刻胶3可以通过自身重力更好的与曲面元件5表面进行结合，以确保固化效果。
第六步：脱模
将第四步的封装打开，将涂胶后的曲面元件5从仿形模具1中取下，即得到光刻胶3涂覆均匀的曲面元件5。
实施例2：
如图4所示，凹面形曲面元件表面涂覆光刻胶步骤如下：
第一步与第二步与实施例1相同。
第三步：注胶
将所需光刻胶3加入曲面元件5中，注胶时确保光刻胶3均匀地填满曲面元件5，并排除气泡。注胶前，提前对曲面元件5进行表面处理，即在曲面元件5表面涂覆偶联剂4，选择硅偶联剂，以便于光刻胶3和曲面元件5更好的结合。
第四步：封装
将曲面元件5及其仿形模具1进行封装。将曲面元件5与其仿形模具1闭合形成一个密闭的空间，确保光刻胶3充满在曲面元件5与仿形模具1之间的空隙中，且不会因为重力等原因发生流动。所述空隙的大小即所需光刻胶3的厚度。使用夹具方式实现模具的闭合，确保闭合时仿形模具1不会被挤压变形，也不会造成光刻胶3的不均匀分布；
第五步：曝光
使用UV紫外光对光刻胶3进行曝光，使其固化。无需进行转置，直接进行曝光操作。
第六步：脱模
将第四步的封装打开，将涂胶后的曲面元件5从仿形模具1中取下，即得到光刻胶3涂覆均匀的曲面元件5。
以上所述实施例仅表达本发明的实施方式，但并不能因此而理解为对本发明专利的范围的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种基于仿形模具的曲面涂覆光刻胶方法，其特征在于：包括以下步骤：
第一步：模具加工
针对需要涂覆光刻胶(3)的曲面元件(5)，设计制造与曲面元件(5)面形相匹配的仿形模具(1)；所述曲面元件(5)的面形包括球面、非球面、自由曲面；所述仿形模具(1)为透明模具，所述仿形模具(1)的半径值R为所述曲面元件(5)的半径值r加上所需光刻胶(3)的厚度；
第二步：表面处理
所述曲面元件(5)面形为凸形，则在注胶前，对凹面形仿形模具(1)表面涂抹脱模油(2)；所述曲面元件(5)面形为凹面形，则在注胶前，则对凹面形元件表面涂覆偶联剂(4)；
第三步：注胶
所述曲面元件(5)面形为凸形，则将光刻胶(3)注入对应的凹面形仿形模具(1)中；若所述曲面元件(5)面形为凹面形，则将光刻胶(3)注入曲面元件(5)中；
第四步：封装
将曲面元件(5)及其仿形模具(1)进行封装；将曲面元件(5)与其仿形模具(1)闭合形成一个密闭的空间，确保光刻胶(3)充满在曲面元件(5)与仿形模具(1)之间的空隙中；所述空隙的大小即所需光刻胶(3)的厚度；
第五步：曝光
使用UV紫外光对光刻胶(3)进行曝光，使光刻胶(3)固化；若所述曲面元件(5)面形为凸面形，则曝光前需将曲面元件(5)及仿形模具(1)进行转置，即仿形模具(1)在上，曲面元件(5)在下，使得光刻胶(3)通过自身重力更好的与曲面元件(5)表面进行结合；若所述曲面元件(5)面形为凹面形，则无需进行转置，直接进行曝光操作；
第六步：脱模
将第四步的封装打开，将涂胶后的曲面元件(5)从模具中取下，即得到光刻胶(3)涂覆均匀的曲面元件(5)。
2.根据权利要求1所述一种基于仿形模具的曲面涂覆光刻胶方法，其特征在于：所述仿形模具(1)由透明材料制成，所述透明材料包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、玻璃。
3.根据权利要求1所述一种基于仿形模具的曲面涂覆光刻胶方法，其特征在于：所述仿形模具(1)的制造方法包括机加工、增材制造。
4.根据权利要求1所述一种基于仿形模具的曲面涂覆光刻胶方法，其特征在于：所述脱模油(2)选择硅油、脱模喷雾剂；所述涂抹脱模油(2)的方法包括旋转涂抹、喷涂，所述涂抹脱模油(2)的厚度不计。
5.根据权利要求1所述一种基于仿形模具的曲面涂覆光刻胶方法，其特征在于：所述曲面元件(5)与其仿形模具(1)的闭合方式包括使用夹具、压力装置或真空吸附装置，确保闭合时不会挤压仿形模具(1)或造成光刻胶(3)的不均匀分布。
6.根据权利要求1所述一种基于仿形模具的曲面涂覆光刻胶方法，其特征在于：所述偶联剂(4)选择硅偶联剂(4)、有机偶联剂(4)，所述涂抹偶联剂(4)的厚度不计。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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