CN108569850A - 一种用于玻璃hf腐蚀的多层金属掩膜种子层及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于玻璃HF腐蚀的多层金属掩膜种子层及其制造方法，本发明的多层金属掩膜种子层是利用磁控溅射方法，在洁净玻璃表面溅射多层金属膜，自玻璃衬底向上依次形成Cr/Cu/Cr/Cu的复掩膜层结构。所述第一、三层的Cr层的厚度为10‑100nm，第二、四层的Cu层的厚度为100‑300nm。该多层金属掩膜种子层的结构能在玻璃HF腐蚀过程中起到很好的掩膜作用，最大程度上减少玻璃腐蚀过程中的针孔现象出现，避免了钻蚀现象的发生，达到良好的腐蚀效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种玻璃HF腐蚀的掩膜层，特别涉及一种用于玻璃HF腐蚀的多层金属掩膜种子层及其制造方法。
背景技术
玻璃，一种日常中再常见不过的材料，被广泛用于建筑、日用、化工、医疗、电子、汽车和仪表等诸多工业领域，由二氧化硅(SiO2)和其他化学物质熔融而成。玻璃具有良好硬度和透明度，常作为各种器件的加工衬底或表面封装材料，也被广泛应用于各种MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystem，微机电系统)器件和光电子器件中。在光伏电池中，玻璃是目前最常用的表面封闭盖板或底部衬底材料，称之为光伏玻璃。
目前，玻璃样品的精细加工方法归纳起来主要有四大类：一是机械加工方法，如传统的钻孔、超声钻孔、电化学放电加工等；二是湿法腐蚀法，主要在利用氢氟酸(HF)对SiO2成份进行腐蚀反应；三是干法腐蚀法，即反应离子(RIE)法，主要反应气体包括SF6、C2F6等感应耦合等离子体刻蚀(ICP)、离子束刻蚀(IBE)、反应气体刻蚀、聚焦电子束刻蚀(FEB)、激光微纳加工、电火花微加工和喷粉微加工等；四就是激光刻蚀，就是利用激光透过石英玻璃与靶物质相互作用，产生等离子体在实现对玻璃底面的刻蚀。目前，248nm纳秒脉冲准分子激光器成为了微加工领域主要的工业应用激光器。上述方法中，HF腐蚀为一种各向同性的玻璃刻蚀工艺，腐蚀向各速度相等，界面光滑，其它三种为定向加工工艺，只往一个方向进行加工，界面较为粗糙。
半导体工业微纳制造中，光刻技术通常是制备微纳结构的第一步，通过曝光在光刻胶上实现图形的制备，而光刻胶的结构通常是没有实际应用价值的，需要将其转移到功能材料上实现一定功能的器件。光刻胶只是作为掩膜结构，在图形转移后会被去除。在玻璃的HF腐蚀中，采用的保护掩膜主要有两大类，一类就是直接采用光刻胶，另一类是采用金属层，也常称为种子层。但是，即使采用金属层作为掩膜，在光刻过程仍然要使用到光刻胶，所以根据具体工艺的需要，也常选择金属层+光刻胶相结合的方法。在HF腐蚀的过程中，裸露出来的玻璃区域将被HF腐蚀掉，而有掩膜部分则被很好的保护起来，避免腐蚀。不同的掩膜设计工艺，会对刻蚀后的结果产生重要影响，目前现有的掩膜结构和工艺，很多时候会出现钻蚀和不均匀腐蚀的产生，出现针孔现象，效果不太好。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于玻璃HF腐蚀的多层金属掩膜种子层及其制造方法。本发明的一种用于玻璃HF腐蚀的多层金属掩膜种子层，采用磁控溅射方法制备，通过多层膜的结构设计，达到保护玻璃腐蚀的目的，最大程度地减少玻璃腐蚀过程中的针孔现象出现，达到良好的腐蚀效果。
本发明的一种用于玻璃HF腐蚀的多层金属掩膜种子层，所述金属掩膜种子层为多层，自玻璃衬底向上依次形成Cr/Cu/Cr/Cu的复掩膜层结构。优选所述金属掩膜为四层。
所述第一、三层的Cr层的厚度为10-100nm，优选为50nm；第二、四层的Cu层的厚度为100-300nm，优选为200nm。
本发明所述的一种用于玻璃HF腐蚀的多层金属掩膜种子层，其制备方法是采用磁控溅射方法，在洁净玻璃表面溅射多层金属膜，形成Cr/Cu/Cr/Cu的复掩膜层结构。
本发明的一种用于玻璃HF腐蚀的多层金属掩膜种子层的制备方法，包括如下步骤：
(a)在洁净、干燥的玻璃衬底表面，通过磁控溅射方法，溅射Cr层；
(b)在步骤(a)的基础了再溅射Cu层；
(c)在步骤(b)的基础了再溅射Cr层；
(d)在步骤(c)的基础了再溅射Cu层，形成Cr/Cu/Cr/Cu的多层金属种子层结构。
优选所述Cr/Cu/Cr/Cu的多层金属种子层各层厚度分别为50nm/200nm/50nm/200nm。
有益效果
本发明利用磁控溅射方法，在玻璃表面溅射多层掩膜，溅射过程中所用的金属元素的种类及层数和厚度等等都影响着掩膜的质量和使用效果。通过大量的实验，本发明研制成功了这种Cr/Cu/Cr/Cu的多层作为掩膜层结构，它既可以与玻璃衬底之间具有很强的结合力，自身又具有一定的厚度，从而起到了很好的保护作用，保护玻璃不被HF腐蚀，从而避免了“针孔”现象的产生，又能避免钻蚀和不均匀腐蚀的产生，最后得到均匀性较好的刻蚀结果。特别是各层厚度为50nm/200nm/50nm/200nm时，效果更突出。
附图说明
图1是实施例1的多层金属掩膜种子层的结构示意图。
图2是实施例1的多层金属掩膜种子层的制备流程图。
图3(a)是本实施例1制得的多层金属掩膜种子层保护玻璃腐蚀结果的电镜照片，(b)是现有技术制得的掩膜层保护腐蚀结果的电镜照片。
附图标记：
100－玻璃衬底；101－第一Cr层；102－第一次Cu层；103－第一Cr层；104－第二Cu层。
具体实施方式
下面我们结合说明书附图介绍本发明的较佳实施例，举例证明本发明可以实施，通过向本领域中的技术人员完整介绍本发明，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，其保护范围并非仅限于文中提到的实施例，本文的附图和说明本质上是举例说明而不是限制本发明。
以下所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
实施例1
如图1所示：本实施例的一种用于玻璃HF腐蚀的多层金属掩膜种子层，所述金属掩膜为四层，自玻璃衬底100向上依次为第一Cr层101，第一Cu层102，第二Cr层103，第二Cu层104，形成Cr/Cu/Cr/Cu的复掩膜层结构。所述第一Cr层101和第二Cr层103的厚度均为50nm，第一Cu层102和第二Cu层104的厚度均为200nm。
如图2所示，本实施例的多层金属掩膜种子层的制备方法是依次经过如下步骤：
第一步：在洁净、干燥的玻璃衬底100表面通过磁控溅射方法，溅射50nm厚的第一Cr层101；
第二步：在第一步的基础上再溅射200nm厚的第一Cu层102；
第三步：在第二步的基础上再溅射50nm厚的第二Cr层103；
第四步：在第三步的基础上再溅射200nm厚的第二Cu层104；
最终形成Cr/Cu/Cr/Cu的多层金属种子层结构。
采用一现有技术中的金属掩膜种子层作为对比例，将其和实施例1中的多层金属种子层分别采用下述方法应用在玻璃HF腐蚀中，具体步骤如下：
(1)在上述方法制得的种子层上旋涂3μm厚的光刻胶(正胶)；
(2)经过光刻、显影，将光刻板的图形转移到光刻胶上；
进行离子束刻蚀，去图形进一步转移到金属种子层上；
利用丙酮溶液去除光刻胶；
(5)进行玻璃的HF腐蚀工艺；
(6)HF腐蚀完毕，去除表面金属种子层，即能在玻璃表面腐蚀出相应的图形。
试验结果：图3(a)是本实施例1制得的多层金属掩膜种子层保护玻璃腐蚀结果的电镜照片，(b)是现有技术制得的掩膜层保护腐蚀结果的电镜照片。从图中明显看出，对比例的掩膜层应用后产生大量的大小不一的针孔和钻蚀。而本实施例应用后表面光滑细密，既控制了针孔的出现，又避免钻蚀和不均匀腐蚀的产生。
实施例2
制得的Cr/Cu/Cr/Cu的多层掩膜层各层厚度分别为10nm/100nm/10nm/100nm时，其他与实施例1均相同。
实施例3
制得的Cr/Cu/Cr/Cu的多层掩膜层各层厚度分别为100nm/300nm/100nm/300nm时，其他与实施例1均相同。
实施例4
制得的Cr/Cu/Cr/Cu的多层掩膜层各层厚度分别为10nm/300nm/10nm/300nm时，其他与实施例1均相同。
实施例5
制得的Cr/Cu/Cr/Cu的多层掩膜层各层厚度分别为100nm/100nm/100nm/100nm时，其他与实施例1均相同。
实施例6
制得的Cr/Cu/Cr/Cu的多层掩膜层各层厚度分别为20nm/150nm/60nm/260nm时，其他与实施例1均相同。
实施例7
制得的Cr/Cu/Cr/Cu的多层掩膜层各层厚度分别为70nm/220nm/40nm/180nm时，其他与实施例1均相同。
Claims (7)
1.一种用于玻璃HF腐蚀的多层金属掩膜种子层，其特征是所述金属掩膜种子层为多层，自玻璃衬底向上依次形成Cr/Cu/Cr/Cu的复掩膜层结构。
2.如权利要求1所述的一种用于玻璃HF腐蚀的多层金属掩膜种子层，其特征是所述金属掩膜种子层为四层。
3.如权利要求2所述的一种用于玻璃HF腐蚀的多层金属掩膜种子层，其特征是所述第一、三层的Cr层的厚度为10-100nm，第二、四层的Cu层的厚度为100-300nm。
4.如权利要求3所述的一种用于玻璃HF腐蚀的多层金属掩膜种子层，其特征是所述第一、三层的Cr层的厚度为50nm，第二、四层的Cu层的厚度为200nm。
5.如权利要求1所述的一种用于玻璃HF腐蚀的多层金属掩膜种子层，其特征是其制备方法是采用磁控溅射方法，在洁净玻璃表面溅射多层金属膜，形成Cr/Cu/Cr/Cu的复掩膜层结构。
6.如权利要求1-5任意之一所述的一种用于玻璃HF腐蚀的多层金属掩膜种子层的制备方法，其特征是包括如下步骤：
(a)在洁净、干燥的玻璃衬底表面，通过磁控溅射方法，溅射Cr层；
(b)在步骤(a)的基础了再溅射Cu层；
(c)在步骤(b)的基础了再溅射Cr层；
(d)在步骤(c)的基础了再溅射Cu层，形成Cr/Cu/Cr/Cu的多层金属种子层结构。
7.如权利要求6所述的一种用于玻璃HF腐蚀的多层金属掩膜种子层的制备方法，其特征是所述Cr/Cu/Cr/Cu的多层金属掩膜种子层的各层厚度分别为50nm/200nm/50nm/200nm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20180925 |