[发明专利]二维直印式无掩膜等离子体刻蚀阵列装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种二维直印式无掩膜等离子体刻蚀阵列装置，属于微细加工工艺装置领域。

背景技术

在微细加工领域，尤其是在集成电路设计领域，掩膜版的费用所占比重很大，而且随着光刻次数的增加，掩膜版的费用也不断增加。随着掩膜图形尺寸的不断缩小，光的衍射效应使得光刻机使用的光波波长不断降低，从而极大地提升了光刻机的成本。

为了解决掩膜版的高成本问题与光衍射效应带来的影响，下一代的光刻机瞄准了无掩膜光刻系统。目前常用的无掩模光刻系统包括激光扫描、电子束扫描与离子束扫描光刻系统，统称为“三束”光刻系统。但目前此类系统均采用扫描方式进行图形的“雕刻”，加工非常耗时，并且随着图案复杂程度的增加加工的时间也成倍增加，与传统光刻的时间相比效率过低，通常只能够用在图形的修复和少量特殊图形的加工，不适合大批量生产，一直没有在业内得到推广和应用。

在微细加工领域，既要求实现无掩膜刻蚀，同时又要求采用“直印式”工作模式代替“扫描式”工作模式，直印式刻蚀的核心部件是可寻址的微腔阵列装置，实现该装置就可以在降低加工成本的同时又可以提升工作效率，是未来微细加工的一个发展方向。

发明内容

本发明的目的在于克服目前微细加工领域光刻掩膜板的高成本与“三束”扫描式光刻系统的低效率问题，提供一种低成本、高效率、实时动态图形创建的直印式无掩膜等离子体刻蚀阵列装置。

本发明的二维直印式无掩膜等离子体刻蚀阵列装置采用以下技术方案：

一种二维直印式无掩膜等离子体刻蚀阵列装置，由绝缘衬底、若干个列电极、绝缘介质层、若干个公共电极与若干个扫描电极组成：绝缘衬底位于该装置的最底部，列电极设置在绝缘衬底上，列电极上覆盖绝缘介质层，绝缘介质层上设置公共电极与扫描电极，公共电极与扫描电极相互平行，并且间隔分布，同时与列电极的排列方向互相垂直；公共电极的所有电极连接到引线电极上引出，每一根扫描电极分别引出；公共电极与扫描电极的形状均呈S型，相邻的公共电极与扫描电极之间形成狭缝和微腔，公共电极与扫描电极相互间隔分布形成二维微腔阵列；列电极之间的间距与两列微腔中心之间的间距相同。

所述的微腔的尺寸从1微米至几个毫米，狭缝的尺寸从0至几个毫米。

所述的狭缝的尺寸小于微腔尺寸的三分之一。

所述的列电极由上方或下方单侧引出，或按照奇偶数分别从上下两侧间隔引出。

所述的公共电极与扫描电极表面同时覆盖绝缘介质层，或只在扫描电极表面覆盖绝缘介质层。

所述的公共电极相互连接在一起引出或每一根电极分别引出。

所述的列电极、公共电极与扫描电极由金属或透明导电材料组成。

所述的二维微腔阵列上面不覆盖或者覆盖玻璃或阳极板。

一种二维直印式无掩膜等离子体刻蚀阵列装置的制备方法，包括以下步骤：

(1)首先选择绝缘衬底；

(2)采用薄膜或厚膜工艺在绝缘衬底上制作相互平行的条状列电极，列电极之间间隔相同；

(3)在列电极上采用薄膜或厚膜工艺覆盖绝缘介质层；

(4)在绝缘介质层上覆盖一层厚度大于微腔宽度五分之一的导电金属层，然后采用垂直光刻工艺制作公共电极与扫描电极；公共电极与扫描电极相互平行、间隔分布，彼此绝缘；

(5)在公共电极与扫描电极表面同时覆盖绝缘介质层，或只在扫描电极表面覆盖绝缘介质层。

本发明通过各电极之间的互相配合直接产生光刻图案，实现直印式无掩模等离子体刻蚀，既克服了微细加工中光刻掩模版的高成本，同时与扫描式无掩模光刻相比，刻蚀效率大幅度提升。

附图说明

图1是本发明二维直印式无掩膜等离子体刻蚀阵列装置的立体结构示意图。

图2是图1所示二维直印式无掩膜等离子体刻蚀阵列装置的俯视图。

其中，100是引线电极、101(1)，101(2)，......，101(m)是公共电极、102(1)，102(2)，......，102(m)是扫描电极、103(1)，103(2)，......，103(n)是列电极、104是绝缘衬底、105是绝缘介质层、200是微腔阵列、300是扫描电极介质层。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。但不限于这些实施例。

实施例1