基于光刻胶修正技术的石英锥形侧壁刻蚀工艺研究

基于光刻胶修正技术,采用两步刻蚀法对石英锥形侧壁的刻蚀工艺进行了研究。首先利用Ar,O_(2),CF_(4)气体对光刻胶刻蚀,将光刻胶的垂直侧壁修改为锥形侧壁。然后以此为掩膜实现光刻胶倾斜侧壁向石英材料的转移。两步刻蚀在同一个刻蚀腔室内完成。详细研究了光刻胶修正工艺中刻蚀气体流量、刻蚀功率、温度以及刻蚀时间等工艺参数对刻蚀速率、选择比以及刻蚀形貌的影响。通过综合优化工艺制备出刻蚀面光滑、倾斜角度为60°的石英刻蚀形貌。该工作为氧化硅以及其他材料的倾斜侧壁刻蚀工作提供了有力的参考。

基于体硅工艺的定位平台制作工艺分析

针对纳米定位平台的构型和定位精度问题,采用体硅加工技术成功地研制了一种基于单晶硅并带有位移检测功能的新型二自由度纳米级定位平台。介绍了定位平台的相关制作工艺,并对关键工艺进行了分析,总结了导致器件失效的主要原因,探讨了减少失效的方法。同时,提出了一种可行的面内侧面压阻加工方法。通过对深度反应离子刻蚀(DRIE)工艺参数的调整,成功地刻蚀出大尺寸、大深宽比的结构释放窗口,释放了最小线宽为2.5μm,厚度为50μm的梳齿结构。

聚酰亚胺薄膜的反应离子刻蚀抛光

为进一步提高聚酰亚胺薄膜光学器件的表面质量,提出了一种聚酰亚胺薄膜的反应离子刻蚀抛光方法,对其抛光原理和抛光实验进行了研究。利用光刻胶流体的低表面张力及流动特性,通过在聚酰亚胺薄膜表面涂覆光刻胶对其表面缺陷进行填补;结合聚酰亚胺与光刻胶的反应离子高各向异性等比刻蚀工艺,将光刻胶光滑平整表面高保真刻蚀转移至聚酰亚胺表面,从而实现聚酰亚胺薄膜的反应离子刻蚀抛光。实验结果表明:PV、RMS分别为1.347μm和340nm的粗糙表面,通过二次抛光其粗糙度可降低至75nm和13nm;PV、RMS分别为61nm和8nm的表面,其粗糙度可降低至9nm和1nm。该抛光方法能有效提高聚酰亚胺薄膜的表面光洁度,可为以聚酰亚胺薄膜为代表的高分子柔性光学器件的精密加工提供新的工艺思路。

聚酰亚胺微刻蚀加工工艺研究

研究了RIE刻蚀聚酰亚胺的刻蚀速率、刻蚀表面粗糙度与不同加工工艺参数(包括射频功率、腔室压力、刻蚀气体成分等)之间的相互关系。刻蚀速率与射频功率、腔室压力都呈线性关系,与气体成分的关系是低SF6含量时呈线性,高SF6含量时出现饱和。刻蚀面的粗糙度几乎不受腔室压力的影响,而射频功率高于300 W和低SF6含量时粗糙度会急剧上升。采用腔室压力40 Pa、功率275 W、O2流量80 cm3/min、SF6流量20 cm3/min,通过RIE刻蚀获得了深度为39.5μm的微腔结构,为形成柔性基底空腔以及上悬结构等提供了技术基础。此外,对柔性基底固定技术进行了研究,提出了一种有效固定聚酰亚胺膜的新工艺方法。

PMMA的反应离子深刻蚀

对PMMA进行反应离子深刻蚀以获得高深度比微结构。研究了纯氧刻蚀气体中加入CHF3 对刻蚀速率、图形形貌等的影响。纯氧刻蚀PMMA ,钻蚀现象严重。加入CHF3 后 ,刻蚀速率随CHF3 含量增加而下降。加入适量CHF3 ,可以在侧壁形成钝化层 ,保护侧壁不受钻蚀。当CHF3 含量为 4 0 % ,刻蚀功率 30W ,工作气压为 4Pa时 ,即使刻蚀深度达到 4 0 0 μm ,侧壁仍然陡直 ,刻蚀深宽比大于 10。

采用SF_6+O_2反应离子刻蚀聚酰亚胺膜

报道了在O_2或SF_6+O_2混合气体中反应离子刻蚀聚酰亚胺的基本原理.使用牛津等离子科技公司的Plasmalab μp型刻蚀仪,对厚度0—4μm的聚酰正胺膜,进行各向异性的刻蚀,获得了侧墙陡直的微细图形.

聚合物光波导的反应离子刻蚀工艺研究

实验研究了表面粗糙度、侧壁垂直度与各刻蚀参量之间的关系,通过对刻蚀效果的分析,发现在低功率、高CHF3含量、低压强的情况下能获得最小的表面粗糙度;在高功率、50%CHF3含量、低压强的情况下能获得较陡直的波导侧壁。利用优化的刻蚀条件,对PMMA进行刻蚀,得到了均方根粗糙度小、侧壁陡直的波导。实验发现,该刻蚀条件对其他聚合物光波导材料的刻蚀也具有一定的指导意义。

聚酰亚胺在氧基工作气体中的反应离子深度刻蚀研究

主要研究了不同的反应离子刻蚀条件 (氧基工作气体、刻蚀功率、工作气压等 )下所获得的不同刻蚀效果。当以O2 /CHF3 作为工作气体时 ,在一定的工艺条件下实现了高深宽比 (深度 2 3μm ,深宽比 >7)、侧壁陡直光滑、底面平整光滑的刻蚀效果 ;同时还观察到随着CHF3 浓度的增加 ,侧壁形状经历了外倾、垂直、内倾的变化规律。利用CF2 钝化膜保护模型可很好解释这一现象。

微机械加工中的RIE技术

简述了反应离子刻蚀(RIE)技术在微型传感器部件加工制造中的应用,报道了采用NF_3、SF_6等气体反应离子刻蚀Si的实验结果,研制出了φ300μm的微型Si齿轮。

基于移动掩模曝光的聚酰亚胺连续微结构刻蚀工艺研究

为实现在聚酰亚胺薄膜上制备连续面形的微透镜结构,开发了一种薄膜光刻刻蚀的工艺方法.首先利用移动掩模曝光得到连续面形的光刻胶微浮雕结构,再通过反应离子刻蚀技术将微结构高保真度、低粗糙度地转移到PI薄膜上.为解决刻蚀过程中最关键的等比刻蚀问题,分别研究了刻蚀气体组分的优选、气体组分配比和气体流量的优化等对等比刻蚀的影响.实验结果表明:在一定的刻蚀条件(如射频功率、腔室压强和自偏压)下,O2+SF6的混合工作气体中,O2为一定值,随着SF6占的比例增加至13.04%,总流量为46sccm的优化值时,实现了刻蚀速率和刻蚀比分别为136nm/min和1∶1.02,刻蚀误差仅为2.3%的较好各向异性刻蚀.通过实验室搭建的焦距测试系统,证明了该方法在PI薄膜上制备的微透镜阵列与石英上具有相同的光学特性.

SiO_2平面光波导工艺中的反应离子刻蚀研究

利用反应离子刻蚀工艺实现硅基SiO2 平面光波导的刻蚀 ,研究了不同刻蚀条件对刻蚀速率、刻蚀选择比、刻蚀侧壁光洁度等刻蚀结果的影响 ,并首次研究了分别以无定形硅与多晶硅作为SiO2 波导刻蚀掩膜对刻蚀垂直度的影响。利用改进的SiO2 反应离子刻蚀工艺 ,得到了传输损耗极低的SiO2 光波导。

MEMS开关中聚合物牺牲层去除方法研究

制作了一种以聚酰亚胺作为牺牲层的低下拉电压开关,聚酰亚胺牺牲层采用反应离子刻蚀(RIE)工艺进行刻蚀。研究了刻蚀功率对刻蚀时间的影响,检验了不同刻蚀功率与刻蚀时间组合条件下开关梁的结构完整性,优化了该RIE工艺。实验结果表明,聚酰亚胺牺牲层的去除效果较好,其侧向刻蚀率为1.3μm/min。最终获得了具有2μm以下间隙、结构完整的MEMS开关梁。

Ar/CHF_3反应离子束刻蚀SiO_2的研究

介绍了Ar/CHF3反应离子束刻蚀和离子束入射角对图形侧壁陡直度及刻蚀选择比的影响。使用紫外曝光技术在SiO2基片上获得光刻胶掩模图形,采用Ar+CHF3来刻蚀石英基片,调节二者的流量配比,混合后通入离子源。在Ar和CHF3的流量比为1∶2,总压强为2×10-2Pa,离子束流能量为450 eV,束流为80 mA,加速电压220 V^240 V,离子束入射角15°并旋转样品台的情况下,刻蚀20 min后,得到光栅剖面倾角陡直度为80°~90°。同时发现,添加CHF3后,提高了SiO2的刻蚀速率和刻蚀SiO2与光刻胶的选择比,最高可达7∶1。

反应离子深刻蚀硅的研究

利用ＳＦ６／Ｃ２ＣｌＦ５，ＳＦ６／ＣＣｌ２Ｆ２，ＳＦ６／ＣＣＬ２Ｆ２／Ｏ２等氟氯族混合气体，在普通的平板型反应离子刻蚀系统上，进行了反应离子深刻蚀硅的研究。在Ｃｒ膜的掩护下，ＳＦ６／Ｃ２ＣｌＦ５刻蚀硅的速度，但刻蚀的方向性差；ＳＦ６／ＣＣ１２Ｆ２和ＳＦ６／ＣＣｌ２Ｆ２／Ｏ２都可获得各向异性的刻蚀工艺，刻蚀速率在２００－５００ｎｍ／ｍｉｎ之间。

提高离子束刻蚀亚微米光栅侧壁陡直度的方法

现代亚微米光栅的应用通常要求栅脊侧壁陡直。通过比较两种配备不同离子源的刻蚀机的反应离子束刻蚀结果,认为影响亚微米光栅侧壁陡直度的一个重要因素是离子束发散角(束散角),且小束散角有利于获得陡直的光栅侧壁。国内应用最广泛的双栅考夫曼刻蚀机束散角较大(大于13°),致使用常规方法获得的熔石英光栅的侧壁倾角仅为77°。针对此刻蚀机,尝试了三种提高侧壁陡直度的方法:旋转倾斜刻蚀法、交替倾斜刻蚀法和二次金属掩模法,分别把侧壁倾角提高到86°、86°和82°。最后从掩模侧壁收缩速率和槽底部与顶部离子通量的差异对束散角对侧壁陡直度的影响给予解释,并说明了上述三种方法的工作机理。