CN105789031A - 激光直写用掩膜及其刻蚀方法 - Google Patents

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    • G03F1/50—Mask blanks not covered by G03F1/20 - G03F1/34; Preparation thereof

Abstract

本发明是关于一种激光直写用掩膜及其刻蚀方法，其包括:抛光基片；有机薄膜，附着在所述抛光基片表面；氧化物薄膜，沉积在所述的有机薄膜表面；金属薄膜，沉积在所述的氧化物薄膜表面。本发明激光直写用掩模中的金属膜导热性能好，可及时将激光烧蚀产生的热量传导并分散，减少激光烧蚀对膜层的影响；氧化物薄膜耐激光烧蚀能力较强，可保证激光直写的线条精度；有机膜层可与溶剂反应，保证了掩模可被完全去除。

Description

激光直写用掩膜及其刻蚀方法
技术领域
本发明涉及一种掩膜及其刻蚀方法，特别是涉及一种激光直写用掩膜及其刻蚀方法。
背景技术
激光直写技术可在物体表面刻蚀任意形状的图形，配合使用掩模材料和镀膜工艺，可将刻蚀所得图形镀制在物体表面。这种激光直写掩模的方法广泛应用于芯片刻蚀、表面微结构、电磁屏蔽网栅等的制备，所用基底材料包括陶瓷、金属和有机物等。
目前使用广泛的掩模是光刻胶等有机物，但光刻胶具有以下缺点：1)抗激光损伤阈值低，使用激光直写刻蚀图案后，光刻胶被烧蚀的宽度远远大于激光的光斑直径，使得图案精度难以控制；2)光刻胶被激光烧蚀后，断面呈现不规则的倒梯形，不利于后续的镀膜工艺。
发明内容
本发明的主要目的在于，提供一种新型的激光直写用掩膜及其刻蚀方法，所要解决的技术问题是使其提高激光直写工艺中掩模刻蚀的精度，便于后续镀膜等处理，从而更加适于实用。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种激光直写用掩膜，其特征在于：其包括:
抛光基片；
有机薄膜，附着在所述抛光基片表面；
氧化物薄膜，沉积在所述的有机薄膜表面；
金属薄膜，沉积在所述的氧化物薄膜表面。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
优选的，前述的激光直写用掩膜，其中所述的抛光基片为玻璃、陶瓷或金属材料。
优选的，前述的激光直写用掩膜，其中所述的有机薄膜为光刻胶或PMMA，膜层厚度不小于300nm。
优选的，前述的激光直写用掩膜，其中所述的氧化物薄膜成分为SiO2、Al2O3或TiO2，膜层厚度为20-200nm。
优选的，前述的激光直写用掩膜，其中所述的金属薄膜成分为Cr、Cu、Au或Al，膜层厚度为20-200nm。
优选的，前述的激光直写用掩膜，其中所述的激光直写用掩膜相互间隔的氧化物薄膜和金属薄膜为一层或多层。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本发明提出的一种激光直写用掩膜的刻蚀方法，其特征在于：其包括:
(1)在抛光基片表面涂覆一层有机薄膜；
(2)在所述有机薄膜表面沉积一层氧化物薄膜；
(3)在所述氧化物薄膜表面沉积一层金属薄膜，得到激光直写用掩膜；
(4)利用激光直写激光器对所述掩膜进行刻蚀；
(5)在所述刻蚀掩膜表面进行清洗，或镀制金属、氧化物、非氧化物薄膜；
(6)用有机溶剂除去基片表面全部掩膜。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
优选的，前述的激光直写用掩膜的刻蚀方法，其中所述的抛光基片为玻璃、陶瓷或金属材料。
优选的，前述的激光直写用掩膜的刻蚀方法，其中所述的有机薄膜为光刻胶或PMMA，膜层厚度不小于300nm。
优选的，前述的激光直写用掩膜的刻蚀方法，其中所述的氧化物薄膜成分为SiO2、Al2O3或TiO2，膜层厚度为20-200nm。
优选的，前述的激光直写用掩膜的刻蚀方法，其中所述的金属薄膜成为为Cr、Cu、Au或Al，膜层厚度为20-200nm。
优选的，前述的激光直写用掩膜的刻蚀方法，其中所述的激光直写激光器为短脉冲激光器，波长范围为193-1064nm。
借由上述技术方案，本发明激光直写用掩膜及其刻蚀方法至少具有下列优点：
(1)本发明激光直写用掩模中的金属膜导热性能好，可及时将激光烧蚀产生的热量传导并分散，减少激光烧蚀对膜层的影响；
(2)本发明激光直写用掩模中的氧化物薄膜耐激光烧蚀能力较强，可保证激光直写的线条精度；
(3)本发明激光直写用掩模中的有机膜层可与溶剂反应，保证了掩模可被完全去除。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明激光直写用掩膜结构示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的激光直写用掩膜及其刻蚀方法其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
如图1所示，本发明的一个实施例提出的一种激光直写用掩膜，其包括:
抛光基片1；
有机薄膜2，附着在所述抛光基片表面；
氧化物薄膜3，沉积在所述的有机薄膜表面；
金属薄膜4，沉积在所述的氧化物薄膜表面。
本发明提出的激光直写用掩膜，其具体结构实施例如表1所示。
本发明的另一实施例提出一种激光直写用掩膜的刻蚀方法，其包括:
(1)在抛光基片表面涂覆一层有机薄膜；
(2)在所述有机薄膜表面沉积一层氧化物薄膜；
(3)在所述氧化物薄膜表面沉积一层金属薄膜，得到激光直写用掩膜；
(4)利用激光直写激光器对所述掩膜进行刻蚀；
(5)在所述刻蚀掩膜表面进行清洗，或镀制金属、氧化物、非氧化物薄膜；
(6)用有机溶剂除去基片表面全部掩膜。
其中，对所述刻蚀掩膜表面清洗，主要是通过离子束刻蚀、化学腐蚀等方法清理刻蚀后的沟槽。
较佳的，本发明的一实施例提出一种激光直写用掩膜的刻蚀方法，在抛光的玻璃基底表面喷涂一层5μm厚的AZ4620光刻胶，固化后再蒸镀一层100nm厚的Al2O3薄膜，然后再蒸镀一层100nm厚的Al薄膜，制得多层掩模。然后使用光斑直径为5μm的飞秒激光器刻蚀线槽，激光器脉宽800fs，波长1064nm。刻蚀所得线槽与玻璃相接触的底部宽度5μm，上层金属膜部分宽度5-6μm.然后镀制200nm厚的金属铜。用丙酮溶液洗去掩模后，在玻璃表面留下宽度5μm的铜线。
较佳的，本发明的一实施例提出一种激光直写用掩膜的刻蚀方法，在抛光的玻璃基底表面喷涂一层300nm厚的PMMA，固化后再蒸镀一层20nm厚的SiO2薄膜，然后再蒸镀一层200nm厚的Cr薄膜，制得多层掩模。然后使用光斑直径为3μm的皮秒激光器刻蚀线槽，激光器脉宽300fs，波长193nm。刻蚀所得线槽与玻璃相接触的底部宽度3μm，上层金属膜部分宽度3-4μm.然后镀制100nm厚的金属Au。用乙醇溶液洗去掩模后，在玻璃表面留下宽度3μm的金线。
较佳的，本发明的一实施例提出一种激光直写用掩膜的刻蚀方法，在抛光的玻璃基底表面喷涂一层500nm厚的AZ4620光刻胶，固化后再蒸镀一层200nm厚的TiO2薄膜，然后再蒸镀一层20nm厚的Au薄膜，制得多层掩模。然后使用光斑直径为1μm的飞秒激光器刻蚀线槽，激光器脉宽300fs，波长522nm。刻蚀所得线槽与玻璃相接触的底部宽度4μm，上层金属膜部分宽度4-5μm.然后镀制150nm厚的二氧化钛。用丙酮溶液洗去掩模后，在玻璃表面留下宽度4μm的TiO2线。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (12)

1.一种激光直写用掩膜，其特征在于：其包括:
抛光基片；
有机薄膜，附着在所述抛光基片表面；
氧化物薄膜，沉积在所述的有机薄膜表面；
金属薄膜，沉积在所述的氧化物薄膜表面。
2.根据权利要求1所述的激光直写用掩膜，其特征在于，所述的抛光基片为玻璃、陶瓷或金属材料。
3.根据权利要求1所述的激光直写用掩膜，其特征在于，所述的有机薄膜为光刻胶或PMMA，膜层厚度不小于300nm。
4.根据权利要求1所述的激光直写用掩膜，其特征在于，所述的氧化物薄膜成分为SiO2、Al2O3或TiO2，膜层厚度为20-200nm。
5.根据权利要求1所述的激光直写用掩膜，其特征在于，所述的金属薄膜成分为Cr、Cu、Au或Al，膜层厚度为20-200nm。
6.根据权利要求1所述的激光直写用掩膜，其特征在于，所述的激光直写用掩膜相互间隔的氧化物薄膜和金属薄膜为一层或多层。
7.一种激光直写用掩膜的刻蚀方法，其特征在于：其包括:
(1)在抛光基片表面涂覆一层有机薄膜；
(2)在所述有机薄膜表面沉积一层氧化物薄膜；
(3)在所述氧化物薄膜表面沉积一层金属薄膜，得到激光直写用掩膜；
(4)利用激光直写激光器对所述掩膜进行刻蚀；
(5)在所述刻蚀掩膜表面进行清洗，或镀制金属、氧化物、非氧化物薄膜；
(6)用有机溶剂除去基片表面全部掩膜。
8.根据权利要求7所述的激光直写用掩膜的刻蚀方法，其特征在于，所述的抛光基片为玻璃、陶瓷或金属材料。
9.根据权利要求7所述的激光直写用掩膜的刻蚀方法，其特征在于，所述的有机薄膜为光刻胶或PMMA，膜层厚度不小于300nm。
10.根据权利要求7所述的激光直写用掩膜的刻蚀方法，其特征在于，所述的氧化物薄膜成分为SiO2、Al2O3或TiO2，膜层厚度为20-200nm。
11.根据权利要求7所述的激光直写用掩膜的刻蚀方法，其特征在于，所述的金属薄膜成为为Cr、Cu、Au或Al，膜层厚度为20-200nm。
12.根据权利要求7所述的激光直写用掩膜的刻蚀方法，其特征在于，所述的激光直写激光器为短脉冲激光器，波长范围为193-1064nm。
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