基于约束刻蚀原理的电化学微纳加工研究进展

与机械加工相比,电化学加工技术具有无刀具磨损、无热效应、无机械损伤、加工效率高等优点,而且适用于柔性、脆性及超硬材料,具备传统方法难以实现的复杂结构加工能力,因而在航空航天、汽车、微电子等领域有着重要应用,日益成为一种重要的工业制造技术.随着超大规模集成电路(ULSI)、微机电系统(MEMS)、微全分析系统(μ-TAS)、现代精密光学系统等高技术产业的迅速发展,功能性结构/器件的微型化和集成化的要求越来越高.由于传统电化学只适用于金属材料,为了应对微纳制造的时代要求,拓展电化学加工的材料普适性,1992年田昭武院士提出了具有我国自主知识产权的约束刻蚀剂层技术(CELT).一般的,约束刻蚀包括3个步骤:(1)通过电化学、光化学或光电化学的方法在模板电极表面生成刻蚀剂;(2)通过后续的均相化学反应或自由基衰变反应将刻蚀剂约束在微/纳米厚度的液层内;(3)将模板电极逼近加工基底,当约束刻蚀剂层接触被加工基底时,通过刻蚀反应实现微纳加工.最近,联合课题组通过仪器、原理和方法3个方面的努力,引入外部物理场调制技术,实现一维铣削、二维抛光、三维微/纳结构加工,大幅提升了CELT的技术水平.