CN102903627A - 一种基于缓冲层进行深刻蚀的掩蔽方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种基于缓冲层进行深刻蚀的掩蔽方法，该方法包括：在衬底上形成功能材料层；在所述功能材料层上形成缓冲层；在所述缓冲层上涂敷一层抗蚀剂材料；对所述抗蚀剂材料进行平面曝光，在所述抗蚀剂材料上形成预设的微结构图形；将抗蚀剂材料上的微结构图形转移到所述缓冲层上；将缓冲层上的微结构图形深刻蚀到所述功能材料层上；去除抗蚀剂材料和缓冲层，获得具有微结构图形的功能材料。通过增加缓冲层保证对功能材料进行深刻蚀的质量。

Description

一种基于缓冲层进行深刻蚀的掩蔽方法
【技术领域】
本发明涉及材料的加工领域，尤其涉及离子束深刻蚀中需要的一种基于缓冲层进行深刻蚀的掩蔽方法。
【背景技术】
现在的平面曝光技术不断更新发展，在很多领域都得到很广泛的应用。这些技术包含光学曝光(光刻)、电子束曝光、纳米压印。但是平面曝光技术仅仅是形成抗蚀剂的图形，但抗蚀剂自身并不是功能材料，而仅仅是一种后续加工的掩蔽材料。这些抗蚀剂包括光刻胶、电子束曝光胶，如PMMA。通过后续的加工制备技术，将在抗蚀剂形成的图形转移到功能材料上，最终成型的功能材料的微结构。
在现有技术中，常用的后续加工工艺分为湿法蚀刻和干法刻蚀。干法刻蚀一般指离子束刻蚀，这种方法包含化学反应过程，同时也包含物理的轰击过程，离子束在刻蚀功能材料的同时，也在对抗蚀剂进行刻蚀。因此对抗蚀剂掩蔽的厚度有一定的要求，具体要求根据刻蚀深度的不同而不同。发明人在对现有技术的研究和实践过程中发现：一般的抗蚀剂厚度大约在0.5μ-3.0μ，而这个厚度很难保证长时间的刻蚀，特别是当要求微结构的刻蚀深度比较深时，抗蚀剂在后期很难起到掩蔽的作用。因此，很有必要提供一种新的掩蔽技术。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是提供离子束深刻蚀中需要的一种基于缓冲层进行深刻蚀的掩蔽方法，在进行微结构的深刻蚀时，可以保证刻蚀的顺利进行和所刻蚀微结构的质量。
为解决深刻蚀中掩蔽的技术问题，本发明实施例提供了一种基于缓冲层进行深刻蚀的掩蔽方法，该方法包括：
在衬底上形成功能材料层；
在所述功能材料层上形成缓冲层；
在所述缓冲层上涂敷一层抗蚀剂材料；
对所述抗蚀剂材料进行平面曝光，在所述抗蚀剂材料上形成预设的微结构图形；
将抗蚀剂材料上的微结构图形转移到所述缓冲层上；
将缓冲层上的微结构图形深刻蚀到所述功能材料层上；
去除抗蚀剂材料和缓冲层，获得具有微结构图形的功能材料。
上述技术方案具有以下优点：在功能材料上形成微结构的过程中，首先在功能材料层上形成缓冲层，然后在缓冲层上形成抗蚀剂材料层，对功能材料进行深刻蚀的时候，由于缓冲层的存在，能够对功能材料起到保护作用，不会对功能材料造成损坏，从而保证了功能材料的刻蚀质量。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例提供的一种基于缓冲层进行深刻蚀的掩蔽方法状态图；
图2是本发明实施例一提供的一种基于缓冲层进行深刻蚀的掩蔽方法流程图；
图3是本发明实施例二提供的一种基于缓冲层进行深刻蚀的掩蔽方法流程图；
图4是本发明实施例三提供的一种基于缓冲层进行深刻蚀的掩蔽方法流程图。
【具体实施方式】
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
首先，为了本领域技术人员更容易理解本发明的技术方案，下面结合图1对本发明的技术方案进行总体介绍：
图1为本发明实施例提供的基于缓冲层进行深刻蚀过程的状态图，其中：11为在衬底上形成功能材料层后所示的状态图；12为在功能材料层上形成缓冲层后所示的状态图；13为在缓冲层上涂敷一层抗蚀剂材料后所示的状态图；14为在抗蚀剂材料上形成预设的微结构阵列图形后所示的状态图；15为将抗蚀剂材料上的微结构阵列图形转移到缓冲层上后所示的状态图；16为将缓冲层上的微结构阵列图形转移到功能材料层上后所示的状态图；17为去除抗蚀剂材料和缓冲层后所示的状态图。从17可以看出，采用本发明实施例提供的基于缓冲层进行深刻蚀的过程，可以得到具有微结构阵列图形的功能材料。
实施例一、
参见图2，为本发明实施例一提供的一种基于缓冲层进行深刻蚀的方法流程图，该方法包括如下步骤：
S21：在衬底上形成功能材料层。
在具体的实施过程中，可以通过在衬底上压合一层功能材料的方式；也可以通过在衬底上电镀一层功能材料的方式；还可以通过在衬底上蒸镀一层功能材料的方式。
其中，功能材料指具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、力学、化学、生物医学功能，特殊的物理、化学、生物学效应，能完成功能相互转化的材料。
S22：在功能材料层上形成缓冲层。
S23：在缓冲层上涂敷一层抗蚀剂材料。
其中，抗蚀剂材料为光刻胶或者除光刻胶以外的其他抗蚀剂材料。
S24：对抗蚀剂材料进行光刻，在抗蚀剂材料上形成预设的微结构阵列图形。
其中，微结构阵列图形中的各微结构可以为轴对称图形，如“工”字型，也可以为非轴对称图形，如平行四边形；并且各微结构阵列图形中的各微结构之间的间距不为零。
S25：将抗蚀剂材料上的微结构阵列图形转移到缓冲层上。
具体的，以具有微结构阵列图形的抗蚀剂材料作掩蔽，在缓冲层上蚀刻出微结构阵列图形。
在实施过程中，采用化学的方式对缓冲层进行蚀刻时，所采用的化学物质仅与缓冲层的物质起化学反应，与功能材料层不起化学反应。
S26：将缓冲层上的微结构阵列图形转移到功能材料层上。
具体的，以具有微结构阵列图形的缓冲层作掩蔽，用粒子束在功能材料层上刻蚀出微结构阵列图形。
其中：粒子束为六氟化硫粒子束、四氟化碳粒子束、或者三氟甲烷粒子束。
S27：去除抗蚀剂材料和缓冲层，获得具有微结构阵列图形的功能材料。
其中，抗蚀剂材料与缓冲层均可以通过化学的方式去除。
本实施例可以看出，在功能材料上形成微结构的过程中，首先在功能材料层上形成缓冲层，然后在缓冲层上形成抗蚀剂材料层，对功能材料进行深刻蚀的时候，由于缓冲层的存在，能够对功能材料起到保护作用，不会对功能材料造成损坏，从而保证了功能材料的质量。
实施例二、
参见图3，为本发明实施例二提供的一种基于缓冲层进行深刻蚀的掩蔽方法流程图，该方法包括如下步骤：
S31：在衬底上电镀一层功能材料。
在具体的实施过程中，还可以通过在衬底上蒸镀一层功能材料的方式。
其中，功能材料指具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、力学、化学、生物医学功能，特殊的物理、化学、生物学效应，能完成功能相互转化的材料。
S32：在功能材料层上电镀一层铬。
S33：在铬层上旋涂一层光刻胶。
S34：对光刻胶进行平面曝光，在光刻胶上形成预设的微结构图形。
其中，微结构图形中的各微结构可以为轴对称图形，如“工”字型，也可以为非轴对称图形，如平行四边形；。
S35：以具有微结构图形的光刻胶作掩蔽，在铬层上蚀刻出微结构图形。
在蚀刻的过程中，所采用的化学物质仅与铬起化学反应，与功能材料层不起化学反应。
S36：以具有微结构图形的铬层作掩蔽，用离子束在功能材料层上深刻蚀出微结构图形。
其中：离子束可以为六氟化硫离子束、四氟化碳离子束、或者三氟甲烷离子束。
S37：去除光刻胶和铬，获得具有微结构图形的功能材料。
其中，光刻胶与铬均可以通过化学的方式去除。
本实施例中，对功能材料进行刻蚀时，如果光刻胶的厚度不能满足刻蚀需求，以铬作为缓冲层，起到保护功能材料的作用，因此能够保证深刻蚀的质量。
实施例三、
参见图4，为本发明实施例三提供的一种基于缓冲层进行深刻蚀的掩蔽方法流程图，该方法包括如下步骤：
S41：在衬底上用粘合剂压合一层功能材料。
其中，功能材料指具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、力学、化学、生物医学功能，特殊的物理、化学、生物学效应，能完成功能相互转化的材料。
S42：在功能材料层上蒸镀一层铝。
S43：在铝层上旋涂一层光刻胶。
S44：对光刻胶进行光刻，在光刻胶上形成预设的微结构图形。
其中，微结构图形中的各微结构可以为轴对称图形，如“工”字型，也可以为非轴对称图形，如平行四边形。
S45：以具有微结构图形的光刻胶作掩蔽，在铝层上蚀刻出微结构图形。
在蚀刻的过程中，所采用的化学物质仅与铝起化学反应，与功能材料层不起化学反应。
S46：以具有微结构图形的铝层作掩蔽，用离子束在功能材料层上深刻蚀出微结构图形。
其中：离子束可以为六氟化硫离子束、四氟化碳离子束、或者三氟甲烷离子束。
S47：去除光刻胶和铝，获得具有微结构图形的功能材料。
其中，光刻胶与铝均可以通过化学的方式去除。
本实施例中，对功能材料进行刻蚀时，如果光刻胶的厚度不能满足刻蚀需求，以铝作为缓冲层，起到保护功能材料的作用，因此能够保证深刻蚀的质量。
以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种基于缓冲层进行深刻蚀的掩蔽方法，其特征在于，所述方法包括：
在衬底上形成功能材料层；
在所述功能材料层上形成缓冲层；
在所述缓冲层上涂敷一层抗蚀剂材料；
对所述抗蚀剂材料进行平面曝光，在所述抗蚀剂材料上形成预设的微结构图形；
将抗蚀剂材料上的微结构图形转移到所述缓冲层上；
将缓冲层上的微结构图形深刻蚀到所述功能材料层上；
去除抗蚀剂材料和缓冲层，获得具有微结构图形的功能材料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在衬底上形成功能材料层，具体包括：
在衬底上用粘结剂压合一层功能材料。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在衬底上形成功能材料层，具体包括：
在衬底上电镀一层功能材料；或者，
在衬底上蒸镀一层功能材料
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述功能材料层上形成缓冲层，具体包括：
在所述功能材料上电镀缓冲层。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述功能材料层上形成缓冲层，具体包括：
在所述功能材料上蒸镀缓冲层。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述缓冲层为金属、或耐刻蚀的氧化物。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述金属为铬或者铝。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将抗蚀剂材料上的微结构图形转移到所述缓冲层上，具体包括：
以具有微结构图形的抗蚀剂材料作掩蔽，在所述缓冲层上蚀刻出微结构图形。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将缓冲层上的微结构图形深刻蚀到所述功能材料层上，具体包括：
以具有微结构图形的缓冲层作掩蔽，用离子束在所述功能材料层上深刻蚀出微结构图形。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述离子束为六氟化硫离子束、四氟化碳离子束、或者三氟甲烷离子束。
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