500μm微型弹簧微纳米加工技术研究(4)

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（3）腐蚀加工：待腐蚀金属零件按要求制作好防腐图文后，放入腐蚀液中进行腐蚀加工过程称为腐蚀加工。这一工序的主要影响因素有：腐蚀液浓度、腐

蚀温度、蚀刻时间等。全面腐蚀的金属无需进行防腐处理，清洁后即可直接进行腐蚀加工。

（4）清除防腐层：零件经腐蚀合格后，实用溶剂，碱液或其他清洁剂将表面的防蚀层去掉即可。

金属蚀刻的优点和缺陷：随着 MEMS 技术的发展，对微型零件的精度要求也在日益提高，化学刻蚀技术也取得了巨大的进展，被广泛的应用在航空航天工业中，例如，化学蚀刻是解决在预先成形的飞机部件上去掉多余金属的最好方法。这种方法不仅减轻了航空部件的质量，而且还能在弯曲的超薄金属材料上完成传统加工方法不能加工的沟槽等结构。化学蚀刻技术的发展使更多的零件加工变得简单、容易且价格低廉。虽然相比于机械加工的方法蚀刻技术有很多的优势，但是蚀刻技术也不是一种万能的加工方法，也会面临许多的限制和困难。由于化学蚀刻只能以零件原有表面状态为基准进行累计切削，从而导致大多数情况下经过刻蚀后的零件表面与原来的初始基准的表面呈平行状态。而蚀刻成形的几何形状又是由材料的厚度决定的。因此表面较粗的板材和棒材不能用化学蚀刻，也不能用来加工较复杂的零件。在进行蚀刻之前首先应该用机械的方法对试样进行处理后蚀刻平行的将表面已经加工好的金属均匀地腐蚀掉一层。单纯的外形尺寸加工通常只适用于两种情况：①用于加工厚度较薄的精细零件加工。如弹簧片。②用于加工材料硬度大不易用机械方法进行加工的金属材料。化学蚀刻不能用来加工窄而深的凹槽是化学蚀刻面临的一个技术问题。因为化学反应所产生的气泡会大量聚集在防腐层的边缘，导致金属表面和腐蚀剂分离从而造成不规则腐蚀，形成不整齐的边缘。化学蚀刻还有一个不可忽视的限制是钻孔的加工，不同于机械加工和电解的方法，不能加工出规则的孔型，对于深度化学刻蚀钻孔时间长，会增大公差，所以很少采用化学腐蚀钻孔。

1.4.2 光刻

光刻[16]是半导体器件制造工艺中的一个重要步骤，这一步骤是通过曝光和显影来刻画光刻胶上的几何图形，继而利用蚀刻工艺将光掩模上的图形转移到所衬底上。这里的衬底可以是金属材料，硅晶材料或者其他介质层。

光刻的过程是首先，衬底上布置一层纳米级厚的金属层。然后在这层金属上覆上一层光刻胶。这层光阻剂在曝光（一般是紫外线）后可以被特定溶液（显影

液）溶解。使特定的光波穿过光掩膜照射在光刻胶上，可以对光刻胶进行选择性照射（曝光）。然后使用前面提到的显影液，溶解掉被照射的区域，这样，光掩模上的图形就呈现在光刻胶上。通常还将通过烘干措施，改善剩余部分光刻胶的一些性质。

上述步骤完成后，就可以对衬底进行选择性的刻蚀或离子注入过程，未被溶解的光刻胶将保护衬底在这些过程中不被改变。