CN107785386B - 一种红外焦平面探测器基板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的红外焦平面探测器基板及其制造方法，方法包括：将预定尺寸的基板以预定溅射方式进行金属沉积，再以预设涂胶方法在基板表面涂光刻胶，在将光刻胶加热固化后，采用光刻对准工艺对基板进行曝光，使基板上需要进行刻蚀的金属部分暴露出来，在对这一部分采用预定金属刻蚀工艺进行刻蚀。使用上述方法制造的红外焦平面探测器基板，在其厚度和长宽比大于常规尺寸基板的情况下，具有较高的可靠性，使其能够承载规模较大的红外焦平面探测器电路，解决了现有技术的问题。
Description
技术领域
本发明涉及红外探测器领域，特别是涉及一种红外焦平面探测器基板及其制造方法。
背景技术
随着红外焦平面探测器的发展，其探测能力和输出功率不断提高，因而对其内部电路的性能要求也不断提高。基板作为承载红外焦平面探测器电路的载体，其尺寸也随红外焦平面探测器的发展不断增加。
现有的制造红外焦平面探测器基板的方法，其能够制造出的基板厚度一般在1毫米至3毫米范围内，而且基板的长宽之比一般限定在2:1之内。如果需要制造厚度超过5毫米且长宽比超过3:1的基板，采用现有的制造方法无法实现，如果想制造出符合要求的基板，则需要对光刻、涂胶、金属刻蚀等工艺提出更高的要求，以保证制造出的基板的可靠性。
发明内容
本发明提供一种红外焦平面探测器基板及其制造方法，用以解决现有技术的如下问题：现有技术无法对非常规尺寸的红外焦平面探测器基板进行制造。
一方面，本发明提供一种红外焦平面探测器基板的制造方法，包括：在预定尺寸的基板上以预定溅射方式进行金属沉积，以将所述基板沉积至第一预定厚度；将金属沉积后的所述基板放置在预设载片台上，并在所述基板上表面以预设涂胶方法涂光刻胶；将涂上所述光刻胶的所述基板的下表面粘在预定尺寸的圆形硅片上，并将粘有所述硅片的所述基板放置于预定热板上按照第一预定温度加热预定时间，以将所述光刻胶固化；采用光刻对准工艺中的硬接触方式对加热后的所述基板进行曝光；对所述光刻对准工艺处理后的所述基板以预定金属刻蚀工艺处理，以得到具有预定尺寸的基板。
可选的，对所述光刻对准工艺处理后的所述基板采用金属刻蚀工艺处理之后，还包括：采用氩气氧气等离子体去除所述光刻胶。
可选的，在预定尺寸的基板上以预设溅射方式进行金属沉积，以将所述基板沉积至第一预定厚度，包括：按照第二预定温度、预定电子束入射角度、第一预定电子束电流和第一预定电子束电压进行金属沉积，以将所述基板沉积至所述第一预定厚度。
可选的，所述第二预定温度的范围是50度至70度，所述预定电子束入射角度是20度，所述第一预定电子束电流的取值范围是100毫安至300毫安，所述第一预定电子束电压的取值范围是800伏特至1200伏特，所述第一预定厚度的取值范围为0.5微米至1.5微米。
可选的，将金属沉积后的所述基板放置在预设载片台上，并在所述基板上表面以预设涂胶方法涂光刻胶，包括：在所述预定载片台上开预定尺寸矩形槽，在所述矩形槽的四边放置不锈钢条；将金属沉积后的所述基板放置于所述矩形槽内，通过甩胶机按照预定加速度和预定转速对所述基板进行涂胶至第二预定厚度。
可选的，所述预定加速度为10000rpm/s，所述预定转速的取值范围是 1500rpm至2500rpm，所述第二预定厚度的取值范围是0.5微米至1微米。
可选的，所述预定尺寸为8寸，所述第一预定温度的取值范围是90度至 110度，所述预定时间为5分钟。
可选的，对所述光刻对准工艺处理后的所述基板以预定金属刻蚀方法处理，包括：按照第二预定电子束电流、第二预定电子束电压和预定角度旋转刻蚀所述基板，其中，所述第二预定电子束电流的取值范围是50毫安至100毫安，所述第二预定电子束电压的取值范围是200伏特至400伏特，所述预定角度为0度。
另一方面，本发明还提供一种红外焦平面探测器基板，通过上述红外焦平面探测器基板的制造方法制造得到。
本发明提供的红外焦平面探测器基板及其制造方法，将厚度和长宽比大于常规尺寸的基板以预定溅射方式进行金属沉积，再以预设涂胶方法在基板表面涂光刻胶，在将光刻胶加热固化后，采用光刻对准工艺对基板进行曝光，使基板上需要进行刻蚀的金属部分暴露出来，在对这一部分采用预定金属刻蚀工艺进行刻蚀。使用上述方法制造的红外焦平面探测器基板，在其厚度和长宽比大于常规尺寸基板的情况下，具有较高的可靠性，使其能够承载规模较大的红外焦平面探测器电路。
附图说明
图1是本发明第一实施例中红外焦平面探测器基板的制造方法的流程图；
图2是本发明第二实施例中红外焦平面探测器基板的制造方法的流程图。
具体实施方式
为了解决现有技术无法对非常规尺寸的红外焦平面探测器基板进行制造的问题，本发明第一实施例提供了一种红外焦平面探测器基板的制造方法，该方法流程图如图1所示，包括步骤S101至S105：
S101，在预定尺寸的基板上以预定溅射方式进行金属沉积，以将基板沉积至第一预定厚度。
金属沉积后，在基板上会生成一层厚度均匀的金属膜，为最终生成金属引线，使其与红外焦平面探测器电路进行匹配奠定良好的基础。
S102，将金属沉积后的基板放置在预设载片台上，并在基板上表面以预设涂胶方法涂光刻胶。
在此步骤之后会在金属膜上生成一层厚度均匀的光刻胶层，保护基板并为在基板上印制电路奠定基础。
S103，将涂上光刻胶的基板的下表面粘在预定尺寸的圆形硅片上，并将粘有硅片的基板放置于预定热板上按照第一预定温度加热预定时间，以将光刻胶固化。
在基板未涂胶的下表面粘上圆形硅片进行加热，可以保护基板并使基板均匀受热，并且此种加热方式使得热量从胶层底部向上传导，可以避免光刻胶层中因光刻胶溶剂蒸发出现气泡，从而保证固化后光刻胶层的均匀性。
S104，采用光刻对准工艺中的硬接触方式对加热后的基板进行曝光。
采用光刻对准工艺的目的是将电路图形印制在基板上，而在光刻对准工艺中，一般有三种方式：软接触方式、硬接触方式和真空接触方式。在本实施例中，由于基板的长宽之比大于常规尺寸，导致基板容易损伤，所以没有采用接触强度较大的真空接触方式，此外，还要使电路印制的精确性达到要求，所以没有采用接触强度较小的软接触方式。因此，在具体实现时，采用硬接触方式对基板进行曝光。
S105，对所述光刻对准工艺处理后的基板以预定金属刻蚀工艺处理，以得到具有预定尺寸的基板。
在对基板进行曝光之后，因光刻对准工艺的性质，会使光刻胶按照印制的图形保留一部分，其余部分会因硬接触方式被去掉，因此，一部分金属膜会暴露出来，为了使基板达到使用要求，要将这部分金属膜去除，在本实施例中，采用金属刻蚀工艺将这部分金属膜去掉。
本实施例提供的红外焦平面探测器基板的制造方法，将厚度和长宽比大于常规尺寸的基板以预定溅射方式进行金属沉积，再以预设涂胶方法在基板表面涂光刻胶，在将光刻胶加热固化后，采用光刻对准工艺对基板进行曝光，使基板上需要进行刻蚀的金属膜暴露出来，再对这一部分金属膜采用预定金属刻蚀工艺进行刻蚀。采用上述方法，可以制造出厚度和长宽比大于常规尺寸的红外焦平面探测器基板，并且制造出的基板具有较高的可靠性，适用于电路规模较大的红外焦平面探测器。
在进行金属刻蚀后，还有一部分光刻胶覆盖在未刻蚀的金属部分上，为了保证基板的可靠性，需要将这部分光刻胶去除。在本实施例中，采用氩气氧气组成的等离子体去除光刻胶，可以在去除光刻胶的过程中避免划伤这部分光刻胶所覆盖的金属，保证基板的可靠性。
为了使金属膜层具有良好的致密性和较低的电阻率，在具体实现时，可以对溅射方式进行金属沉积的过程进行一定的限定。在本实施例中，具体是指：按照第二预定温度、预定电子束入射角度、第一预定电子束电流和第一预定电子束电压进行金属沉积。其中，第二预定温度的可以取的范围是50度至70度，使电子束以与基板平面成20度的角度入射，第一预定电子束电流的取值范围是100毫安至300毫安，第一预定电子束电压的取值范围是800伏特至1200 伏特，所得到的金属膜厚度的取值范围为0.5微米至1.5微米。
由于本实施例提供的基板尺寸大于常规尺寸的基板，为了保证涂胶的均匀性，可以对涂胶过程进行一定的限定。在本实施例中，具体采用甩胶方式进行涂胶，由于基板尺寸大于常规尺寸，所以需要特制载片台放置基板，具体是指：在载片台上开预定尺寸矩形槽，矩形槽尺寸略大于基板，在所述矩形槽的四边放置不锈钢条，不锈钢条可以恰好填充基板与矩形槽之间的空隙。在将基板放置于载片台上之后，通过甩胶机按照预定加速度和预定转速对基板进行涂胶至第二预定厚度。在本实施例中，甩胶机的加速度取10000rpm/s，其转速的取值范围是1500rpm至2500rpm，所生成的光刻胶层厚度的取值范围是0.5微米至 1微米。
在步骤S103描述的过程中，为降低成本，采用常规的8寸硅片粘在基板下表面。此外，为保证光刻胶层的均匀性，需要将基板放置在热板上烘烤，烘烤过程中的温度限定在90度至110度之间，烘烤时间为5分钟。
为了保证基板金属引线在刻蚀之后的规范性，在具体实现时，可以对金属刻蚀的过程进行一定的限定，具体包括：采用离子铣的方法，按照第二预定电子束电流、第二预定电子束电压和预定角度旋转刻蚀基板，其中，第二预定电子束电流的取值范围是50毫安至100毫安，第二预定电子束电压的取值范围是200伏特至400伏特，刻蚀设备的转头与基板的角度为0度。
采用上述方法，可以制造出厚度和长宽比大于常规尺寸的红外焦平面探测器基板，并且制造出的基板具有较高的可靠性，适用于电路规模较大的红外焦平面探测器。
为了解决现有的技术问题：无法对非常规尺寸的红外焦平面探测器基板进行制造。本发明第二实施例提供了一种红外焦平面探测器基板的制造方法，该方法流程图如图2所示，包括步骤S201至S206：
S201，在一定尺寸的基板衬底上进行金属沉积，以生成金属膜。
在本实施例中，原始基板的尺寸为150mm×42mm×5mm，在此基础上，可以根据实际需要制造出厚度和长宽比更大的基板。在具体实现时，采用的金属为金，以溅射方式生成金属膜，溅射设备的温度控制在50℃至70℃之间，释放的电子束与基板上表面成20度角，电子束电流强度控制在100mA至300mA 之间，电子束电压的范围限定在800V至1200V之间，所生成的金属膜的厚度范围在0.5μm至1.5μm之间。采用上述方式生成的金属膜层，具有较好的致密度和较低的电阻率。
S202，对金属沉积后的基板上表面进行涂胶，以生成光刻胶层。
在本实施例中，由于基板的尺寸大于常规尺寸，所以采用专用载片台承载基板，具体是：将载片台中心开矩形槽，矩形槽尺寸略大于基板，矩形槽的四周放置一定宽度的不锈钢条，将基板放置于载片台的矩形槽内，不锈钢条插入基板与矩形槽之间的缝隙，并且其宽度与基板的厚度相同，保证基板被稳固的固定住。将放置有基板的载片台放入甩胶机中，使甩胶机以加速度10000rpm/s， 1500rpm至2500rpm的转速进行涂胶，所得到的光刻胶层的厚度范围在0.5μm 至1μm之间。上述涂胶过程得到的光刻胶层，其厚度分布均匀，为在基板上印制电路图形奠定良好的基础。
S203，将涂胶后的基板用光刻胶粘在硅片上，并放置于热板加热，以将光刻胶固化。
在进行涂胶后，由于光刻胶中含有溶剂，需要加热将溶剂蒸发，以保证光刻胶层的均匀。在本实施例中采用的方法是：将硅片用光刻胶将粘在基板的下表面，随后将粘有硅片的基板放置在热板上以一定温度加热一定的时间。在具体实现时，为使光刻胶溶剂充分蒸发，同时又要保证光刻胶层的均匀性，将加热时间设置为5分钟，加热温度限定在90度至110度之间。
S204，对涂有光刻胶的基板采用对准光刻工艺中的硬接触方式进行曝光。
采用光刻对准工艺的目的是将电路图形印制在基板上，在光刻对准工艺中，一般有三种方式：软接触方式、硬接触方式和真空接触方式。在本实施例中，由于基板的长宽比大于常规尺寸，导致基板容易损伤变形，所以没有采用接触强度较大的真空接触方式，此外，还要使电路印制的精确性达到要求，所以没有采用接触强度较小的软接触方式。因此，在具体实现时，采用硬接触方式对基板进行曝光。
S205，将曝光后的基板进行金属刻蚀处理。
在对基板进行曝光之后，因光刻对准工艺的性质，会使原有的光刻胶层按照印制的电路图形保留一部分，其余部分会因硬接触方式被去掉，因此，一部分金属膜会暴露出来，为了使基板达到使用要求，要将这部分金属膜去除，在本实施例中，采用金属刻蚀工艺将这部分金属膜去掉。在具体实现时，采用离子铣的方法进行金属刻蚀，其中电子束电压取值范围在200V至400V之间，电子束电流强度在50mA至100mA之间，金属刻蚀设备的转头与基板表面成零角度进行旋转刻蚀。采用上述方法进行刻蚀，可以保证基板所生成的金属引线的规范性，从而保证基板的可靠性。
S206，采用预定离子体对光刻胶进行去除，以得到具有预定尺寸的基板。
在本实施例中，采用氩气氧气混合的等离子体，而产生该等离子体的设备是电感耦合等离子光谱发生仪，功率设置范围是500W至800W之间。采用上述方法去除光刻胶，可以避免湿法造成金属引线划伤甚至断裂，使基板具有较高的可靠性。
本发明第二实施例提供的红外焦平面探测器基板的制造方法，将厚度和长宽比大于常规尺寸的基板以预定溅射方式进行金属沉积，再以预设涂胶方法在基板表面涂光刻胶，在将光刻胶加热固化后，采用光刻对准工艺对基板进行曝光，使基板上需要进行刻蚀的金属膜暴露出来，再对这一部分金属膜采用预定金属刻蚀工艺进行刻蚀，最后用等离子体去除残余的光刻胶。采用上述方法，可以制造出厚度和长宽比大于常规尺寸的红外焦平面探测器基板，并且制造出的基板具有较高的可靠性，适用于电路规模较大的红外焦平面探测器。
本发明的有益效果如下：本发明提供的红外焦平面探测器基板的制造方法，可以在厚度和长宽比大于常规尺寸的基板衬底上制造出较高可靠性的基板，采用上述方法制造得到的基板，可以直接进行红外探测器单模块拼接操作，从而提高红外焦平面探测器的性能。
尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本发明的范围应当不限于上述实施例。
Claims (9)
1.一种红外焦平面探测器基板的制造方法，其特征在于，包括：
在预定尺寸的基板上以预定溅射方式进行金属沉积，以将所述基板沉积至第一预定厚度；
将金属沉积后的所述基板放置在预设载片台上，并在所述基板上表面以预设涂胶方法涂光刻胶；
将涂上所述光刻胶的所述基板的下表面粘在预定尺寸的圆形硅片上，并将粘有所述硅片的所述基板放置于预定热板上按照第一预定温度加热预定时间，以将所述光刻胶固化；
采用光刻对准工艺中的硬接触方式对加热后的所述基板进行曝光；
对所述光刻对准工艺处理后的所述基板以预定金属刻蚀工艺处理，以得到具有预定尺寸的基板；
其中，所述基板厚度超过5毫米且长宽比超过3：1。
2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，对所述光刻对准工艺处理后的所述基板采用金属刻蚀工艺处理之后，还包括：
采用氩气氧气等离子体去除所述光刻胶。
3.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在预定尺寸的基板上以预设溅射方式进行金属沉积，以将所述基板沉积至第一预定厚度，包括：
按照第二预定温度、预定电子束入射角度、第一预定电子束电流和第一预定电子束电压进行金属沉积，以将所述基板沉积至所述第一预定厚度。
4.如权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述第二预定温度的范围是50度至70度，所述预定电子束入射角度是20度，所述第一预定电子束电流的取值范围是100毫安至300毫安，所述第一预定电子束电压的取值范围是800伏特至1200伏特，所述第一预定厚度的取值范围为0.5微米至1.5微米。
5.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，将金属沉积后的所述基板放置在预设载片台上，并在所述基板上表面以预设涂胶方法涂光刻胶，包括：
在所述预设载片台上开预定尺寸矩形槽，在所述矩形槽的四边放置不锈钢条；
将金属沉积后的所述基板放置于所述矩形槽内，通过甩胶机按照预定加速度和预定转速对所述基板进行涂胶至第二预定厚度。
6.如权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述预定加速度为10000rpm/s，所述预定转速的取值范围是1500rpm至2500rpm，所述第二预定厚度的取值范围是0.5微米至1微米。
7.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，
所述预定尺寸为8寸，所述第一预定温度的取值范围是90度至110度，所述预定时间为5分钟。
8.如权利要求1至7中任一项所述的制造方法，其特征在于，对所述光刻对准工艺处理后的所述基板以预定金属刻蚀方法处理，包括：
按照第二预定电子束电流、第二预定电子束电压和预定角度旋转刻蚀所述基板，其中，所述第二预定电子束电流的取值范围是50毫安至100毫安，所述第二预定电子束电压的取值范围是200伏特至400伏特，所述预定角度为0度。
9.一种红外焦平面探测器基板，其特征在于，通过权利要求1至8中任一项所述的红外焦平面探测器基板的制造方法制造得到。
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