CN102856245A - 一种铁氧体基底薄膜电路的高效率光刻制作方法 - Google Patents

Abstract

一种铁氧体基底薄膜电路的高效率光刻制作方法，步骤如下：(1)根据预期制备的器件需要选择合适的铁氧体基底材料，并对基底进行金属化、清洗、干燥；(2)将清洗干净的镀有金属膜层的铁氧体基底多次反复涂胶烘焙，使得铁氧体基片上得到一层均匀、致密、对底层金属保护良好的抗蚀剂层；(3)将烘焙完成的抗蚀剂曝光、显影，得到抗蚀剂电路图形；(4)将抗蚀剂图形通过湿法或干法刻蚀等手段传递到金属上，这就完成了铁氧体基底微带薄膜电路的制作。本发明提出在铁氧体基底上多次反复涂胶烘焙的方法，使得所涂覆的抗蚀剂层均匀性、致密性更好，可克服铁氧体基底粗糙、多孔等缺点给光刻过程带来的抗蚀剂难以涂覆均匀的难题，减小或避免针孔、砂眼等缺陷出现的几率，进而可省略目前铁氧体薄膜电路制作工艺中的图形人工修补步骤，从而大大提高了铁氧体基底薄膜器件的工艺稳定性和制备效率。

Description

一种铁氧体基底薄膜电路的高效率光刻制作方法

技术领域

本发明涉及一种微波氧体基底薄膜电路的高效率光刻制作方法，属于微细加工技术范畴。

背景技术

微波铁氧体薄膜电路器件(如隔离器/环形器)在微波通信领域有着广泛的应用，由于其体积小、重量轻、耗材少、易集成等优点，在通信机站、卫星、雷达等诸多民用及军用设备上发挥着重要的作用。市场调研结果表明，在未来很长一段时间内，对微波铁氧体薄膜电路器件(如隔离器/环形器)的需求将与日剧增，如何高效率、低成本可靠地制备出铁氧体薄膜电路器件，以满足越来越紧迫的市场需求，是目前急需解决的技术瓶颈之一。

目前微波铁氧体薄膜电路器件(如隔离器/环形器)的制备工艺尚不成熟，特别对于铜布线电路工艺更是如此。由于铁氧体基底具有多孔、疏松、易碎等性质，难以对其进行高精度的抛光处理，致使表面粗糙度高，溅射电镀的金属膜层颗粒较大，光刻涂胶时多出现针孔、砂眼等缺陷。目前国内解决此问题的方法主要采用人工修补光刻胶图形的工艺，然而，人工修补图形的效率较低，同时由于操作人员熟练程度不同，难以保证产品的一致性和成品率，难以实现批量化、设备化生产。目前所能制备的图形特征尺寸仅能达到数百微米，随着图形特征尺寸进一步减小，精度要求继续提高，人工修补图形工艺将无能为力。这是制约微波铁氧体薄膜电路器件(如隔离器/环形器)制备效率及产品性能提高的主要障碍。

发明内容

本发明要解决的问题是：克服现有技术的不足，提供一种无需图形修补工艺的微波铁氧体薄膜电路器件(如隔离器/环形器)制作技术，提高产品加工效率，解决其精度低、成品率低、工艺稳定性差及难以实现大规模设备化生产的问题。

本发明解决的技术问题：一种铁氧体基底薄膜电路的高效率光刻制作方法，其特点在于步骤如下：

(1)根据预期制备的器件性能要求选择合适的铁氧体基底材料，并对基底进行镀膜、清洗、干燥备用；

(2)利用旋转涂胶方式，将清洗干净的镀有金属膜层的铁氧体基底多次反复涂胶烘焙，使得铁基片上得到一层均匀、致密、对底层金属保护良好的抗蚀剂层；

(3)将烘焙完成的涂有光刻胶层的基片在365nm汞灯光源下曝光、显影，得到抗蚀剂电路图形；

(4)将抗蚀剂图形通过湿法或干法刻蚀等手段传递到金属上，完成铁氧体基底微带薄膜电路的制作。

所述步骤(1)中的选择的基底材料为铁氧体基底材料，铁氧体基底尺寸从1mm×1mm～100mm×100mm，形状可为长方形、正方形圆形及其他各种不规则形状，厚度从0.1mm～5mm。将镀有金属膜层的铁氧体基底清洗，烘焙干燥以备光刻图形使用，烘焙温度不可过高或过低，过高导致金属铜层的氧化，烘焙时间过低将导致光刻胶与基底附着不牢，易出现浮胶等不良现象。

所述步骤(2)中光刻胶为紫外敏感光刻胶，涂胶次数为2～4次，每次涂胶分预转、正常速度旋涂和高速旋转三段，具体参数的选择视光刻胶型号、所需涂覆厚度及基片形状而定，以上各段的加速度为对应转速的0.1～2倍。

所述步骤(2)中多次烘焙过程，要求各次烘焙时间依次加长，末次烘焙温度高于其前面各次烘焙温度，保证第一次涂覆的光刻胶与最后一次涂覆的光刻胶在烘焙完成之后，光敏性能差异小于10％。具体参数的选择视光刻胶型号、厚度等因素而定。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：

(1)采用多次涂胶工艺，增加了光刻胶的厚度，抗蚀性更强，湿法腐蚀制备金属电路时，使得金属电路图形更好的被保护，可提高工艺的稳定性。

(2)采用多次涂胶工艺，减小了光刻胶膜表面粗糙度，使得光刻胶膜层更为平坦，有利于接触式曝光时，掩模板与光刻胶层的紧密接触，减小光的衍射效应对光刻图形边缘锐度的影响，从而减小了电路线条边缘粗糙对器件性能的影响。

(3)采用多次涂胶工艺，省略了修补图形环节，减小了工艺的复杂程度，提高了微波铁氧体薄膜电路器件(如隔离器/环形器)的加工效率避免了人为因素对工艺一致性的影响，提高了成品率，为生产工艺自动化奠定基础。同时消除了百微米以下特征尺寸图形无法制作的难题，使得更小特征尺寸、更高精度、更强性能的微波铁氧体薄膜电路器件的生产成为可能。

附图说明

图1为铁氧体基带薄膜电路的高效率光刻制作方法流程示意图；

图2为本发明中多次涂胶烘焙工艺示意图；

图3(a)、(b)、(c)分别为本发明中一次涂胶、两次涂胶与三次涂胶胶厚台阶仪测试图；

具体实施方式

下面结合具体实施方式及附图对本方法进行详细说明，但本发明的保护范围并不仅限于下列实施例，应包括权利要求书中的全部内容。而且本领域技术人员从以下的一个实施例即可实现权利要求中的全部内容。

本方法实施例的具体过程如下：

(1)根据预期制备的器件需要选择合适的铁氧体基底材料，并对基底进行金属化、清洗、干燥。溅射电镀前需严格清洁铁氧体基底，使得金属膜层与基底附着牢固，光刻前附有金属膜的基底同样需要清洗及去除表面氧化层，以防光刻胶与基片附着不牢，出现浮胶等现象，干燥过程需严格控制温度与时间，以防铜层的氧化；

(2)将清洗干净的镀有金属膜层的铁氧体基底多次反复涂胶烘焙，使得铁基片上得到一层均匀、致密、对底层金属保护良好的抗蚀剂层；各次烘焙时间及温度需根据所涂覆光刻胶的性质合理选择，使得光刻胶与基底附着牢固，随着胶厚的增加，所需的烘焙量也相应增大，但须保证初次涂覆的光刻胶与末次涂覆光刻胶感光灵敏性差异小于10％。

(3)将烘焙完成的涂有光刻胶层的基片曝光、显影，得到抗蚀剂电路图形；

(4)将抗蚀剂图形通过湿法或干法刻蚀等手段传递到金属上，这就完成了铁氧体基底薄膜电路的制作

Claims (5)

1.一铁氧体基底薄膜电路的高效率光刻制作方法，其工艺流程示意图如附图1所示，特征在于步骤如下：

(1)根据预期制备的器件需要选择合适的铁氧体基底材料，并对基底进行溅射电镀金属膜，然后对其清洗、干燥；

(2)将清洗干净的镀有金属膜层的铁氧体基底多次反复涂胶烘焙，如附图2所示，使得铁基片上得到一层均匀、致密、对底层金属保护良好的抗蚀剂层；

(3)将烘焙完成的涂有光刻胶层的基片曝光、显影，得到抗蚀剂电路图形；

(4)将抗蚀剂图形通过湿法或干法刻蚀等手段传递到金属上，这就完成了铁氧体基底薄膜电路的制作。

2.根据权利要求1所述一种氧体基底薄膜电路的高效率光刻制作方法，其特征在于：所述步骤(1)中的选择的基底材料为铁氧体基底材料，具有疏松、多孔、易碎、难以平坦化抛光等性质，铁氧体基底尺寸从1mm×1mm～100mm×100mm，形状可为长方形、正方形、圆形以及各种不规则形状，厚度从0.1mm～5mm。

3.根据权利要求1所述一种氧体基底薄膜电路的高效率光刻制作方法，其特征在于：所述步骤(2)所述光刻胶为紫外敏感光刻胶，可为正胶也可为负胶。涂胶次数为2～4次，每次涂胶分预转，正常速度旋涂和高速旋转三段；以上各段的加速度为对应转速的0.1～2倍。

4.根据权利要求1所述氧体基底薄膜电路的高效率光刻制作方法，其特征在于：所述步骤(2)中反复烘焙过程，要求烘焙时间逐次加长，末次烘焙温度高于其前面各次烘焙温度。采用以上多次烘焙处理过程，目的使得前次涂覆的光刻胶与后次涂覆的光刻胶感光性能基本无差异，同时保证所涂覆的光刻胶与基底附着牢固。为说明该方法本专利以涂胶苏州一号光刻胶为例(其他型号光刻胶涂覆原理相同、参数选择视具体情况而定)，在溅射有金属的铁氧体基底上三次涂胶，第一次涂胶与第二次涂胶间隔烘焙温度为40℃～50℃，烘焙时间2min～10min；第二次涂胶与第三次涂胶间隔烘焙温度为40℃～50℃，烘焙时间2min～10min；第三次涂胶后烘焙温度为70℃～100℃，烘焙时间10min～30min。为测量胶厚，在光刻胶上划出一条宽度适中的线条，利用台阶仪扫描其截面，测出轮廓如附图3所示，可见，多次涂胶工艺一方面可加厚光刻胶涂层，使得光刻胶完全将基底覆盖，另一方面还可起平坦化的作用，使得胶膜更为平坦，再者裸露的金属颗粒被覆盖的几率也将增大，减小了针孔、砂眼出现的几率。

5.根据权利要求1所述一种氧体基底微带薄膜电路的高效率光刻制作方法，其特征在于：所述步骤(4)采用湿法腐蚀工艺将光刻胶图形转移至铁氧体基底上，金属膜种类及层数根据器件性能要求决定，腐蚀液选择对应腐蚀液，选择依据为每一种金属腐蚀液只能腐蚀对应金属，而对抗蚀剂及其他金属膜层不反应。

Images