一种用于曲面图形化的柔性掩膜板制备方法技术

本发明专利技术公开一种用于曲面图形化的柔性掩膜板的制备方法，步骤：将基片表面预处理；在基片表面贴上干膜；在干膜上溅射一层Cr/Cu种子层；电镀Ni金属膜于基片种子层上；NaOH溶液中浸泡，超声处理释放Ni金属膜；Ni金属掩膜固定于玻璃上，贴一层干膜；对干膜进行曝光显影处理；进行刻蚀或激光切割使Ni金属膜图形化；再把Ni金属膜贴在基片上，溅射所需金属图案；取下Ni膜，得到所需金属的图形结构。本发明专利技术使用了柔性金属掩膜代替了传统的硬掩膜，能在曲面表面制造出精细的图形结构。本发明专利技术可实现曲面的图形化，柔性Ni膜可重复使用，成本低，操作灵活方便。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微加工领域，特别涉及一种利用柔性金属掩膜板进行曲面遮挡式图形化的制造方法，属于微纳米加工

技术介绍
微加工是现代微电子技术的基石。它是微处理器、记忆器件和其它信息微电子器件的基础。它也将越来越多地应用于除微电子以外的领域。现有的光刻技术在集成电路1C和微机电系统MEMS，有机半导体，和数字存储器件有广泛应用。高分辨率的微光刻技术在许多研究方面具有推进作用。目前一些微加工技术已经发展起来，如:软刻蚀、压印(Embossing或Imprinting)、注射成型(Inject molding)、丝网印刷、喷墨打印等。这些方法已被用于制作高质量的微结构和纳米结构。然而，因为标准的MEMS/IC工艺只允许在平板上微结构制造，所以MEMS/IC部件只能放在平板芯片上，对技术发展多年，已相当成熟。而曲面上进行图形化工艺大家有一定研究，但仍停留在低可靠性无法量产的局面。经过现有技术的文献检索发现，中国专利公开号(CN201510037978)，名称为“柔性、可拉伸、可变形曲面光刻模板与光刻方法和装置”的专利技术，主要通过该专利技术实现在具有复杂曲面的基底上进行光刻，其柔性掩膜板的制作比较复杂。需要低杨氏模量的硅胶和作为挡光的金属材料，金属材料通过溅射或者蒸镀的方法沉积在硅胶上。由于用硅基板作为掩膜板，实现掩膜板图形化，成本较高，且无法在曲面上实现复杂图形。而Ahn C Η 在论文“Direct fabricat1n of thin film gold resistancetemperature detect1n sensors on a curved surface using a flexibledry film photoresist and their calibrat1n up to 450 °C .Journal ofMicromechanics&Microengineering”中，使用的弹性薄膜光刻胶直接图形化工艺技术，主要是在圆柱形氧化铝棒上进行薄膜金属直接的金属图形化。主要是，在曲面上沉积Ti和Ni金属层。然后，用一个30 μ m厚的负胶贴覆在扁平的硅晶圆上，在一个2D掩膜板上进行紫外光曝光。紫外曝光的负胶被从扁平晶圆上卸下，并层压在圆柱氧化棒上。对附在氧化铝棒上的已曝光的负胶进行显影。对沉积的Ni/Ti金属层暴露在外界的部分用湿法刻蚀，实现图形化，从而把保留的干膜用NaOH溶液除去。但该方案，使用的是已曝光的负胶紧贴金属层直接图形化，柔性负胶从硅晶圆剥离，然后层压于曲面上。此操作步骤执行困难，且难于同比例按1:1实现所需的图形。基于此，如果能提供一种曲面仿形掩膜能在受力释放后仍能保持与基板相同曲率的形状，从而进行遮挡式图形化制造工艺，必有重要意义。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种用于曲面图形化的柔性掩膜板的制备方法，其各项性能优良。本专利技术使用了柔性金属掩膜代替了传统的硬掩膜，能在曲面表面制造出精细的图形结构，可实现曲面的图形化，柔性Ni膜可重复使用，成本低，操作灵活方便。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现:—种用于曲面图形化的柔性掩膜板的制备方法，按以下步骤完成:1)将曲面基片表面打磨平整，对工件表面粗抛光处理，用丙酮溶剂去除表面油污，并用电化学除油，超声清洗手段使表面洁净；2)采用层压贴干膜技术在经过步骤1)处理的曲面基片表面进行双面贴膜工艺，贴膜完毕后，进行后烘，得到薄膜层；3)在薄膜层上溅射一层Cr/Cu种子层，得到含种子层的曲面基片；4)在曲面基片的种子层上电镀Ni金属膜，电镀Ni金属膜前点胶方法添加释放孔；5)将步骤4)得到的曲面基片浸于NaOH溶液超声释放Ni金属膜，将Ni金属膜固定于玻璃，在Ni金属膜上热压贴上干膜；6)对在经步骤5)处理后的曲面基片上的干膜进行曝光显影工艺流程，显影后的图形采用刻蚀工艺，实现Ni金属膜的图形化，得到图形化金属Ni掩膜；7)将步骤6)的图形化金属Ni掩膜贴附在基片上，溅射所需金属图案；8)将步骤7)中金属Ni掩膜取下，得到所需金属的图形结构。优选的，在执行所述步骤3)时，采用磁控溅射的方法溅射一层Cr/Cu种子层。优选的，在执行所述步骤3)时，Cr金属层厚度1?lOOnm，Cu金属层厚度为1?200nmo优选的，在执行所述步骤4)时，采用聚酰亚胺胶带或者光刻胶点胶于种子金属层表面作为释放孔。优选的，在执行所述步骤5)时，Ni金属膜厚度为1?60 μ m。优选的，在执行所述步骤6)时，刻蚀工艺中所配刻蚀液由H20、质量分数为1?10%溶液的HC1溶液、质量分数为1?50%溶液的H202溶液构成，三者质量比为100:100:10。优选的，在执行所述步骤8)时，金属Ni掩膜用双氧水和氨水混合溶液，去除表面残余的Cu，用铁氰化钾和氢氧化钠混合溶液去除Cr，洁净Ni膜，作为下次曲面图形化遮挡式掩膜重复使用。与现有的技术相比，本专利技术的有益效果是:1、可在曲面上实现复杂器件的图形化。通常的IC/MEMS器件的工艺是在平面上进行的。本专利技术是通过柔性金属掩膜板实现图形的转移在曲面上可重复印制。2、使用Ni金属膜作为柔性掩膜，金属膜有一定自有应力，金属膜在没有外力施加的情况下，会恢复与原有曲面基板曲率一致的形状，然后贴覆在基板上，进行溅射直接图形化。柔性掩膜自有的应力使其恢复与曲面基板曲率一致的形状。从而使此项工艺能使光刻图形高保真度在曲面上实现图形化转移。3、遮挡式掩膜可在除掩膜板制备外，避免使用光刻，直接在基板上进行溅射图形化，避免曝光显影工艺致使的工艺步骤繁琐。【附图说明】通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显:图1为本专利技术制备方法的一个【具体实施方式】的流程示意图；图2为应用于曲面光刻的核心工艺金属Ni膜的与曲面脱离的结构示意图；图3为本专利技术镍膜为柔性掩膜曲面遮挡式图形化制作方法的工艺剖面示意图。【具体实施方式】下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于曲面图形化的柔性掩膜板的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1)将曲面基片表面打磨平整，对工件表面粗抛光处理，用丙酮溶剂去除表面油污，并用电化学除油，超声清洗手段使表面洁净；2)采用层压贴干膜技术在经过步骤1)处理的曲面基片表面进行双面贴膜工艺，贴膜完毕后，进行后烘，得到薄膜层；3)在薄膜层上溅射一层Cr/Cu种子层，得到含种子层的曲面基片；4)在曲面基片的种子层上电镀Ni金属膜，电镀Ni金属膜前点胶方法添加释放孔；5)将步骤4)得到的曲面基片浸于NaOH溶液超声释放Ni金属膜，将Ni金属膜固定于玻璃，在Ni金属膜上热压贴上干膜；6)对在经步骤5)处理后的曲面基片上的干膜进行曝光显影工艺流程，显影后的图形采用刻蚀工艺，实现Ni金属膜的图形化，得到图形化金属Ni掩膜；7)将步骤6)的图形化金属Ni掩膜贴附在基片上，溅射所需金属图案；8)将步骤7)中Ni金属掩膜取下，得到所需金属的图形结构。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴凯峰，戴旭涵，汪红，王慧颖，丁桂甫，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31