CN110835090A - 基于选择性刻蚀的无光刻制备导电薄膜图形的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于选择性刻蚀的无光刻制备导电薄膜图形的装置及方法，包括以下步骤：S1：将导电薄膜连接到电源正极，导电薄膜充当电化学刻蚀反应阳极；S2：将步骤S1的导电薄膜的基片平放在XY水平位移台上；S3：把装有电解液和阴极的注射器挂载到高度可调的Z轴位移台上，并用微管与注射器的喷嘴相连；S4：调整步骤S3注射器的活塞的压力，使注射器里的电解液充满步骤S3所述的微管；S5：调整Z轴位移台高度，使微管底端电解液的液滴接触导电薄膜；S6：通电，使导电薄膜发生阳极氧化刻蚀反应，同时控制XY水平位移台运动，带动导电薄膜移动，导电薄膜发生阳极氧化刻蚀反应的位置相应移动，其移动路径最终形成导电薄膜的阳极氧化图形。
Description
技术领域
本发明涉及微机电加工技术领域，特别涉及基于选择性刻蚀的无光刻制备导电薄膜图形的装置及方法。
背景技术
微机电系统(MEMS)是集微传感器、微执行器、微机械结构、微电源微能源、信号处理和控制电路、高性能电子集成器件、接口、通信等于一体的微型器件或系统。MEMS具有以下，微型化、智能化、多功能、高集成度和适于大批量生产几个基本特点，在国民经济和军事系统方面将有着广泛的应用前景。目前制做过程中，例如对于微型马达等微型机械器件，主要采用光刻、腐蚀、LIGA等工艺步骤，该方法制备工艺复杂、周期时间长，成本高，机械强度差。利用微加工方法，加工微型薄金属片，可对金属片做强化处理，然后利用焊接的方案，使材料达到冶金结合，能够提高微结构整体强度。电阻焊焊接过程中，使用双电极头对组件加压，脉冲放电，利用两材料间接触电阻大，发热量大的特性，焊点处熔化，两组件冶金结合在一起。
导电薄膜是指金属薄膜或者掺杂的半导体薄膜，其内部有可以在电场作用下移动形成电流的电子或载流子。具有一定几何形状的金属薄膜可以作为半导体器件的电极和器件间互联导线，具有一定几何形状的掺杂半导体薄膜可以作为半导体器件的有源层。半导体的器件的制备就是把沉积生长的金属薄膜、掺杂半导体薄膜以及绝缘薄膜进行图形化并对准从而形成半导体器件的结构。目前制备过程中，例如对于GaN薄膜主要采用光刻干法刻蚀等工艺步骤，对于金属薄膜主要采用光刻剥离等工艺步骤，这些方法均需要工艺步骤繁琐的光刻工艺；现有技术中，对于金属薄膜，需要结合繁琐的涂胶、曝光、显影等光刻工艺，且剥离工艺中存在剥离下来薄膜碎屑再沉积难以去除的问题。
发明内容
本发明的目的在于：提供了基于选择性刻蚀的无光刻制备导电薄膜图形的装置及方法，解决了现有技术中，对于金属薄膜，需要结合繁琐的涂胶、曝光、显影等光刻工艺，且剥离工艺中存在剥离下来薄膜碎屑再沉积难以去除的问题。
本发明采用的技术方案如下：
基于选择性刻蚀的无光刻制备导电薄膜图形的装置，包括Z轴位移台，所述Z轴位移台为龙门架结构，所述Z轴位移台的侧面设置有滑动机构，所述滑动机构上设置有竖直向下的注射器，所述注射器的底端连接有微管，所述微管的正下方设置有XY水平位移台，所述XY水平位移台上设置有导电薄膜，所述导电薄膜也位于所述微管的正下方。
进一步地，所述Z轴位移台上包括显微镜摄像机，用于实时监控反馈所述导电薄膜上电化学腐蚀的位置以及与基片上已有的其他薄膜图形的对准套刻。
基于选择性刻蚀的无光刻制备导电薄膜图形的方法，包括以下步骤：
S1：将导电薄膜连接到电源正极，所述导电薄膜充当电化学刻蚀反应的阳极；
S2：将步骤S1所述的导电薄膜的基片平放在XY水平位移台上；
S3：把装有电解液和阴极的注射器挂载到高度可调的Z轴位移台上，并用微管与所述注射器的喷嘴相连接；
S4：调整步骤S3所述注射器的活塞上的压力，使注射器里的电解液充满步骤S3所述的微管；
S5：调整Z轴位移台高度，使所述微管底端电解液的液滴接触所述导电薄膜；
S6：通电，使导电薄膜上发生阳极氧化刻蚀反应，同时控制XY水平位移台位移运动，带动所述导电薄膜移动，导电薄膜上发生阳极氧化刻蚀反应的位置也相应移动，其移动的路径最终形成导电薄膜的阳极氧化图形。
进一步地，所述步骤S5中，所述微管开口处电解液的液滴与所述导电薄膜发生相对运动包括液滴不动导电薄膜移动的方式，以及导电薄膜不动液滴移动的方式。
本发明的工作原理为：利用微管把电化学腐蚀的区域限制到微管液滴—导电薄膜接触范围内，并通过导电薄膜与微管的相对运动，导致导电薄膜上电化学腐蚀的区域的移动从而形成图形，避免了光刻剥离，不产生碎屑沉积；其中，XY水平位移台和Z轴位移台均为编程控制，具有精确的特点；其中，电源为外接电源。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1.基于选择性刻蚀的无光刻制备导电薄膜图形的装置及方法，解决了现有技术中，对于金属薄膜，需要结合繁琐的涂胶、曝光、显影等光刻工艺，且剥离工艺中存在剥离下来薄膜碎屑再沉积难以去除的问题。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是基于选择性刻蚀的无光刻制备导电薄膜图形的装置的结构示意图；
图中，1-Z轴位移台，2-滑动机构，3-注射器，4-微管，5-XY水平位移台，6-导电薄膜，7-显微镜摄像机。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
下面结合图1对本发明作详细说明。
实施例1
如图1所示，基于选择性刻蚀的无光刻制备导电薄膜6图形的装置，包括Z轴位移台1，所述Z轴位移台1为龙门架结构，所述Z轴位移台1的侧面设置有滑动机构2，所述滑动机构2上设置有竖直向下的注射器3，所述注射器3的底端连接有微管4，所述微管4的正下方设置有XY水平位移台5，所述XY水平位移台5上设置有导电薄膜6，所述导电薄膜6也位于所述微管4的正下方。其中，滑动机构2用于固定注射器3及移动作用，注射器3用于注入电解液，微管4用于滴出极小的电解液滴。
实施例2
如图1所示，本实施例与实施例1的不同之处在于，基于选择性刻蚀的无光刻制备导电薄膜6图形的方法，包括以下步骤：S1：将导电薄膜6连接到电源正极，所述导电薄膜6充当电化学刻蚀反应的阳极；S2：将步骤S1所述的导电薄膜6的基片平放在XY水平位移台5上；S3：把装有电解液和阴极的注射器3挂载到高度可调的Z轴位移台1上，并用微管4与所述注射器3的喷嘴相连接；S4：调整步骤S3所述注射器3的活塞上的压力，使注射器3里的电解液充满步骤S3所述的微管4；S5：调整Z轴位移台1高度，使所述微管4底端电解液的液滴接触所述导电薄膜6；S6：通电，使导电薄膜6上发生阳极氧化刻蚀反应，同时控制XY水平位移台5位移运动，带动所述导电薄膜6移动，导电薄膜6上发生阳极氧化刻蚀反应的位置也相应移动，其移动的路径最终形成导电薄膜6的阳极氧化图形。本发明的工作原理为：利用微管4把电化学腐蚀的区域限制到微管4液滴—导电薄膜6接触范围内，并通过导电薄膜6与微管4的相对运动，导致导电薄膜6上电化学腐蚀的区域的移动从而形成图形，避免了光刻剥离，不产生碎屑沉积；其中，XY水平位移台5和Z轴位移台1均为编程控制，具有精确的特点；其中，电源为外接电源。
以上所述，仅为本发明的优选实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
Claims (4)
1.基于选择性刻蚀的无光刻制备导电薄膜(6)图形的装置，其特征在于：包括Z轴位移台(1)，所述Z轴位移台(1)为龙门架结构，所述Z轴位移台(1)的侧面设置有滑动机构(2)，所述滑动机构(2)上设置有竖直向下的注射器(3)，所述注射器(3)的底端连接有微管(4)，所述微管(4)的正下方设置有XY水平位移台(5)，所述XY水平位移台(5)上设置有导电薄膜(6)，所述导电薄膜(6)也位于所述微管(4)的正下方。
2.根据权利要求1所述的基于选择性刻蚀的无光刻制备导电薄膜(6)图形的装置，其特征在于：所述Z轴位移台(1)上包括显微镜摄像机(7)，用于实时监控反馈所述导电薄膜(6)上电化学腐蚀的位置以及与基片上已有的其他薄膜图形的对准套刻。
3.基于选择性刻蚀的无光刻制备导电薄膜(6)图形的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将导电薄膜(6)连接到电源正极，所述导电薄膜(6)充当电化学刻蚀反应的阳极；
S2：将步骤S1所述的导电薄膜(6)的基片平放在XY水平位移台(5)上；
S3：把装有电解液和阴极的注射器(3)挂载到高度可调的Z轴位移台(1)上，并用微管(4)与所述注射器(3)的喷嘴相连接；
S4：调整步骤S3所述注射器(3)的活塞上的压力，使注射器(3)里的电解液充满步骤S3所述的微管(4)；
S5：调整Z轴位移台(1)高度，使所述微管(4)底端电解液的液滴接触所述导电薄膜(6)；
S6：通电，使导电薄膜(6)上发生阳极氧化刻蚀反应，同时控制XY水平位移台(5)位移运动，带动所述导电薄膜(6)移动，导电薄膜(6)上发生阳极氧化刻蚀反应的位置也相应移动，其移动的路径最终形成导电薄膜(6)的阳极氧化图形。
4.根据权利要求1所述的基于选择性刻蚀的无光刻制备导电薄膜(6)图形的方法，其特征在于：所述步骤S5中，所述微管(4)开口处电解液的液滴与所述导电薄膜(6)发生相对运动包括液滴不动导电薄膜(6)移动的方式，以及导电薄膜(6)不动液滴移动的方式。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20200225 |