本发明专利技术涉及用于提高石英腐蚀表面光洁度的微掩模去除方法，利用激光加工的刻蚀掩模板作为掩模层，对石英表面的残余金属和光刻胶进行等离子体刻蚀，刻蚀过程由清洗、对版、残余光刻胶刻蚀、残余金属刻蚀四个步骤组成，对版过程类似于接触式光刻中的图形对准工序，通过预先加工好的对准标记实现不锈钢板与元件晶片的对准，本发明专利技术克服了通过过曝光、过显影和过腐蚀去除微掩模引起的结构图形失真，保持了光刻的高精度，并融合了物理轰击和化学作用，刻蚀方向性好、速率和选择比高，去除微掩模效果明显，且操作简单，成本低，对于提高压电石英元件湿法腐蚀表面光洁度具有重要意义。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及石英腐蚀，具体是涉及一种。
技术介绍
石英晶体作为一种典型的压电材料兼具有高品质因数和良好的热稳定性，多年来已被广泛应用于制造电声换能器、谐振器、滤波器以及传感器等元件。压电石英元件的加工通常采用物理气相沉积制备的金属薄膜作为掩蔽膜，利用紫外光刻技术将其图形化，再通过氟基湿法腐蚀液腐蚀获得最终的结构。对于一些元件，存在一部分结构需要通过单面腐蚀制备，即这些结构的一面是腐蚀获得的，该面的平均粗糙度以及轮廓峰峰值往往对于器件的成品率和结构的频率温度特性存在关键性的影响。 石英湿法腐蚀表面的粗糙度和轮廓峰峰值与很多因素有关，例如腐蚀液本身的参数(涉及浓度、配比、温度)、搅拌方式以及由金属和光刻胶残余等构成的具有一定附着力的微小掩模(又称微掩模)。大量实验表明，这些微掩模阻挡了石英湿法腐蚀液与晶片表面的接触，使得石英腐蚀面出现三角锥形的小丘，最终导致腐蚀表面粗糙度和轮廓峰峰值增加。显微观察表明，微掩模的来源主要有两种，一种是金属掩蔽膜制备过程中引入的金属飞溅点，这些飞溅点区域附近薄膜厚度远大于其他区域，在掩蔽膜图形化过程中这些飞溅点很难去除干净；另一种是源于紫外光刻过程本身的不稳定性，显影结束后，本应去除的光刻胶区域有时会残留底膜，这些底膜同时影响了金属掩蔽膜的图形化，最终引入了金属和光刻胶残余。在金属掩蔽膜光刻过程中，通过增加曝光、显影和金属湿法腐蚀时间可以明显减少微掩模的产生，但过曝光、过显影和过腐蚀都会影响金属掩蔽图形的精度，严重的甚至会导致掩蔽图形的变形，无法满足石英元件结构腐蚀的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的上述不足，提供，该方法保持了光刻的高精度，并融合了物理轰击和化学作用，刻蚀方向性好、速率和选择比高，去除微掩模效果明显，且操作简单，成本低。本专利技术的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的，包括如下步骤步骤(一)、在刻蚀掩模板上加工出镂空图形，并将刻蚀掩模板与衬板、紧固螺钉、元件晶片、压板进行装配，得到等离子体刻蚀夹具，具体装配方法如下 (a)、将刻蚀掩模板与压板真空吸合；(b)、将兀件晶片放置于刻蚀掩模板下方,与刻蚀掩模板保持一定间隙；(C)、将刻蚀掩模板上的镂空图形与元件晶片上通过金属掩蔽膜图形化后获得的需要进行微掩模去除的图形对准；(d)、将元件晶片与刻蚀掩模板接触并真空吸合；(e)、将衬板与元件晶片接触，紧固螺钉穿过压板和衬板将各层锁紧；步骤(二)、将等离子体刻蚀夹具装入微波氧等离子体去胶机对元件晶片上需要进行微掩模去除的图形进行残余光刻胶刻蚀，之后再将等离子体刻蚀夹具装入Ar离子束刻蚀机对元件晶片上需要进行微掩模去除的图形进行残余金属刻蚀。在上述中，刻蚀掩模板为不锈钢板、石英晶片或硅晶片，通过激光或刻蚀技术加工出镂空图形。在上述中，刻蚀掩模板的厚度为100 200 u mD 在上述中，压板为不锈钢，厚度为2 5mm,粗糙度低于0.1 y m ;在上述中，衬板为铜板，厚度为3 5mm,粗糙度低于0.1 y m。在上述中，步骤(b)中元件晶片与刻蚀掩模板保持20 30 ii m间隙。在上述中，步骤(二)中将等离子体刻蚀夹具装入微波氧等离子体去胶机对元件晶片上需要进行微掩模去除的图形进行残余光刻胶刻蚀时，刻蚀功率为50 300W，刻蚀时间为0. 5 2分钟。在上述中，步骤(二)中将等离子体刻蚀夹具装入Ar离子束刻蚀机对元件晶片上需要进行微掩模去除的图形进行残余金属刻蚀时，离子束流为30 50mA，屏极电压为200 500V，刻蚀时间为0. 5 1. 5小时。在上述中，刻蚀掩模板和元件晶片上均开有对准窗口，步骤(C)中通过显微观察，利用光刻机的位移调整装置，将刻蚀掩模板上的对准窗口与元件晶片上的对准窗口对准，从而实现刻蚀掩模板上的镂空图形与元件晶片上需要进行微掩模去除的图形对准。本专利技术与现有技术相比有益效果为(I)本专利技术通过创新设计等离子体刻蚀夹具，通过等离子体刻蚀将石英待腐蚀表面的残余金属和光刻胶等去除干净，避免了利用过曝光、过显影和过腐蚀去除微掩模带来的图形失真，可以在金属掩蔽膜正常光刻图形化完成后去除阻挡石英腐蚀的残余金属和光刻胶，使得金属掩蔽膜图形仍旧保持了光刻的高精度；(2)本专利技术使用等离子体刻蚀技术去除微掩模，该方法融合了物理轰击和化学作用，刻蚀方向性好、速率和选择比高，去除微掩模效果明显；(3)本专利技术使用的刻蚀掩模板可以为不锈钢板、石英晶片或硅晶片等，刻蚀掩模板上的镂空图形可以利用激光或刻蚀技术加工而成，制备方法成熟，耐受等离子体刻蚀能力强，清洗方便，可以多次重复利用，成本较低；(4)本专利技术通过大量试验确定了采用微波氧等离子体去胶机和Ar离子束刻蚀机进行残余光刻胶刻蚀和残余金属刻蚀的最佳工艺条件，以及等离子体刻蚀夹具中各组件的材料和尺寸进行了优化设计，进一步提高了去除微掩模效果；(5)本专利技术克服了通过曝光、过显影和过腐蚀去除微掩模引起的结构图形失真，可以在保持结构图形精度的同时，实现微掩模的去除，工艺操作过程简单，对于提高压电石英元件湿法腐蚀表面光洁度具有重要意义；(6)本专利技术使用光刻机完成掩模板和元件晶片表面图形的精确对准，操作简便。 附图说明图1为本专利技术压电石英元件结构示意图；图2为本专利技术湿法腐蚀前元件晶片示意图；图3为本专利技术刻蚀掩模板示意图；图4所示为本专利技术刻蚀掩模板与元件晶片对准示意图；图5为本专利技术等离子体刻蚀夹具装配示意图；图6为本专利技术微掩模刻蚀流程图。具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明以压电石英元件为例进行详细描述,如图1所示为本专利技术压电石英元件的结构示意图，由图可知压电石英元件由薄梁2和薄梁2两端的固支块I组成，薄梁2的厚度远小于其他位置的厚度。薄梁2的一般制备方法为，首先在石英晶片表面双面镀覆金属掩蔽膜；接着通过双面光刻技术将金属掩蔽膜图形化，从而获得薄梁的结构图形；最后通过氟基湿法腐蚀液腐蚀石英晶片获得薄梁2结构。本专利技术微掩模去除工序应位于金属掩蔽膜图形化之后，湿法腐蚀石英晶片之前，通过等离子体刻蚀将石英待腐蚀表面(即腐蚀前薄梁2处)的残余金属和光刻胶等去除干净，保证氟基湿法腐蚀液与晶片表面的良好接触，最终获得表面粗糙度低，轮廓峰峰值小的薄梁2。图1所示的压电石英元件为湿法腐蚀之后的元件结构。如图2所示为本专利技术湿法腐蚀前元件晶片示意图，此时元件晶片3表面的金属掩蔽膜已经图形化，两端(固支块I图形)在晶片3正面、背面均存在，中间(薄梁2图形)仅存在于晶片3背面，因此位于每个图形中部的薄梁2的腐蚀为单面腐蚀，结构其他位置为双面穿透式腐蚀。晶片3正面对称分布的十字图形4为对准标记，用于实现晶片3与刻蚀掩模板5对准窗口 7的对准。如图3所示为本专利技术刻蚀掩模板的示意图，其厚度约为100 200 μ m，表面经电化学抛光处理，从而避免划伤晶片3正面。图中的方形结构为通孔，由激光加工而成，加工精度为O. 01mm。中间部分的9个方孔为元件晶片待腐蚀表面的微掩模刻蚀窗口 6，即镂空图形，其余4个方孔为对准窗口 7，方便实现与晶片3表面十字图形4的对准，刻蚀掩模板5可以选择不锈钢板、石英晶片或硅晶片，通过激光或刻蚀技术加工出镂空图形，本实施例中采用不锈钢板为刻蚀掩模板5。如图4所示为本专利技术刻蚀掩模板与元件晶本文档来自技高网...
【技术保护点】
用于提高石英腐蚀表面光洁度的微掩模去除方法，其特征在于包括如下步骤：步骤(一)、在刻蚀掩模板(5)上加工出镂空图形，并将刻蚀掩模板(5)与衬板(9)、紧固螺钉(10)、元件晶片(3)、压板(8)进行装配，得到等离子体刻蚀夹具，具体装配方法如下：(a)、将刻蚀掩模板(5)与压板(8)真空吸合；(b)、将元件晶片(3)放置于刻蚀掩模板(5)下方，与刻蚀掩模板(5)保持一定间隙；(c)、将刻蚀掩模板(5)上的镂空图形与元件晶片(3)上通过金属掩蔽膜图形化后获得的需要进行微掩模去除的图形对准；(d)、将元件晶片(3)与刻蚀掩模板(5)接触并真空吸合；(e)、将衬板(9)与元件晶片(3)接触，紧固螺钉(10)穿过压板(8)和衬板(9)将各层锁紧；步骤(二)、将等离子体刻蚀夹具装入微波氧等离子体去胶机对元件晶片(3)上需要进行微掩模去除的图形进行残余光刻胶刻蚀，之后再将等离子体刻蚀夹具装入Ar离子束刻蚀机对元件晶片(3)上需要进行微掩模去除的图形进行残余金属刻蚀。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨挺，杨贵玉，孙苗苗，
申请(专利权)人：北京遥测技术研究所，航天长征火箭技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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