[发明专利]等离子体刻蚀模拟中最大离子边界角的测量方法

权利要求书

1.一种等离子体刻蚀模拟中最大离子边界角的测量方法，包括以下步骤：

1)在一块衬底上同时制备一系列负性光刻胶的悬空结构和粘附结构，所述悬空结构包括两个与衬底相接触起支撑固定作用的锚区，以及位于两个锚区之间并与锚区连接的悬空梁，在两个锚区之间的空间上方形成一个具有一定线宽的窗口，所述窗口的线宽小于两个锚区之间的距离；所述粘附结构包括一个锚区和与一个一端与该锚区连接的悬臂梁，该悬臂梁在显影释放后与衬底粘连形成粘附结构；

2)在一定的刻蚀实验参数设置下，以步骤1)制备的悬空结构和粘附结构为掩膜进行等离子体刻蚀，然后针对一系列悬空结构，借助粘附结构，根据下述公式I计算出一系列最大离子边界角θ，取其平均值得到该刻蚀实验参数设置下的最大离子边界角的值：

tanθ＝[(D-d)-(L-l)]/2h    公式I

公式I中，D为刻蚀后在悬空结构内部形成的刻蚀开口线宽；d为刻蚀前悬空结构的窗口线宽，d大于临界线宽，其中所述临界线宽是指悬空结构的窗口对入射离子的屏蔽作用刚好被消除时所对应的窗口线宽；L为刻蚀前粘附结构的悬臂梁梁宽；l为刻蚀后粘附结构的悬臂梁的剩余梁宽；h为刻蚀前悬空结构的悬空层距离衬底的距离，h＝H-t，其中H为刻蚀前负性光刻胶的整体厚度，t为刻蚀前粘附结构的悬臂梁的厚度。

2.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述悬空结构的锚区是两个相隔一定距离的分离的锚区，或者是两个彼此之间通过侧墙连接起来的锚区。

3.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述悬空结构的悬空梁是两个分别由两个锚区支撑的悬空梁，两个悬空梁之间的间隙即为悬空结构的窗口；或者所述悬空梁是一个由两个锚区共同支撑的整体结构的悬空梁，在该悬空梁的中部开设有窗口。

4.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述悬空结构是下列三种结构之一：

A.所述悬空结构包括两个分离的锚区，两个锚区之间悬有两个分别与两个锚区单端连接的悬空梁，两个悬空梁之间的间隙即为悬空结构的窗口；

B.所述悬空结构包括两个分离的锚区，两个锚区之间是一个两端分别与两个锚区连接的整体结构的悬空梁，在该悬空梁的中部开设有窗口；

C.所述悬空结构包括两个彼此之间通过侧墙连接的锚区，两个锚区和侧墙围成一个矩形空间，矩形空间的上方悬有两个由锚区和侧墙支撑的悬空梁，两个悬空梁之间的间隙即为悬空结构的窗口。

5.如权利要求1～4任一所述的测量方法，其特征在于，步骤1)所述悬空结构和粘附结构通过下述方法制备：

1a)在衬底上涂覆一层负性光刻胶，前烘后，利用第一掩膜版对负性光刻胶层进行曝光，同时使悬空结构和粘附结构中的锚区完全曝光产生交联，而其他区域的负性光刻胶不被曝光；

1b)利用第二掩膜版对准后对负性光刻胶层进行欠曝光，同时使悬空结构的悬空梁和粘附结构的悬臂梁区域由上至下某一厚度的负性光刻胶曝光产生交联，再往下的负性光刻胶则不产生交联，而悬空结构的窗口区域和粘附结构的悬臂梁外侧区域的负性光刻胶不被曝光，其中所述悬空梁的长度小于产生粘附现象的临界长度，而所述悬臂梁的长度大于产生粘附现象的临界长度；

1c)显影，释放掉未产生交联的负性光刻胶，同时形成悬空结构和粘附结构。

6.如权利要求5所述的测量方法，其特征在于，步骤1a)涂覆的负性光刻胶的整体厚度为1～2000微米。

7.如权利要求6所述的测量方法，其特征在于，步骤1b)利用第二掩膜版进行欠曝光时，使由上至下占整体厚度20％～80％的负性光刻胶曝光产生交联。

8.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述临界线宽通过下述方法确定：制备一系列窗口线宽从小到大依次增大的负性光刻胶悬空结构，以悬空结构为掩膜进行等离子体刻蚀并去除负性光刻胶后，测量相应的衬底上的刻蚀形貌，刻蚀形貌中心点的刻蚀深度随着窗口线宽由小变大而逐渐增大，当窗口线宽增大到某一个值以后，对应的刻蚀形貌中心点的刻蚀深度不再发生变化，则认为该窗口线宽值为临界线宽。

9.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述负性光刻胶为SU-8光刻胶。

10.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述等离子体刻蚀是深反应离子刻蚀。