[发明专利]用于提高石英腐蚀表面光洁度的微掩模去除方法

说明书

技术领域

本发明涉及石英腐蚀，具体是涉及一种用于提高石英腐蚀表面光洁度的微掩模去除方法。

背景技术

石英晶体作为一种典型的压电材料兼具有高品质因数和良好的热稳定性，多年来已被广泛应用于制造电声换能器、谐振器、滤波器以及传感器等元件。

压电石英元件的加工通常采用物理气相沉积制备的金属薄膜作为掩蔽膜，利用紫外光刻技术将其图形化，再通过氟基湿法腐蚀液腐蚀获得最终的结构。对于一些元件，存在一部分结构需要通过单面腐蚀制备，即这些结构的一面是腐蚀获得的，该面的平均粗糙度以及轮廓峰峰值往往对于器件的成品率和结构的频率温度特性存在关键性的影响。

石英湿法腐蚀表面的粗糙度和轮廓峰峰值与很多因素有关，例如腐蚀液本身的参数(涉及浓度、配比、温度)、搅拌方式以及由金属和光刻胶残余等构成的具有一定附着力的微小掩模(又称微掩模)。大量实验表明，这些微掩模阻挡了石英湿法腐蚀液与晶片表面的接触，使得石英腐蚀面出现三角锥形的小丘，最终导致腐蚀表面粗糙度和轮廓峰峰值增加。

显微观察表明，微掩模的来源主要有两种，一种是金属掩蔽膜制备过程中引入的金属飞溅点，这些飞溅点区域附近薄膜厚度远大于其他区域，在掩蔽膜图形化过程中这些飞溅点很难去除干净；另一种是源于紫外光刻过程本身的不稳定性，显影结束后，本应去除的光刻胶区域有时会残留底膜，这些底膜同时影响了金属掩蔽膜的图形化，最终引入了金属和光刻胶残余。

在金属掩蔽膜光刻过程中，通过增加曝光、显影和金属湿法腐蚀时间可以明显减少微掩模的产生，但过曝光、过显影和过腐蚀都会影响金属掩蔽图形的精度，严重的甚至会导致掩蔽图形的变形，无法满足石英元件结构腐蚀的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供用于提高石英腐蚀表面光洁度的微掩模去除方法，该方法保持了光刻的高精度，并融合了物理轰击和化学作用，刻蚀方向性好、速率和选择比高，去除微掩模效果明显，且操作简单，成本低。

本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：

用于提高石英腐蚀表面光洁度的微掩模去除方法，包括如下步骤：

步骤(一)、在刻蚀掩模板上加工出镂空图形，并将刻蚀掩模板与衬板、紧固螺钉、元件晶片、压板进行装配，得到等离子体刻蚀夹具，具体装配方法如下：

(a)、将刻蚀掩模板与压板真空吸合；

(b)、将元件晶片放置于刻蚀掩模板下方，与刻蚀掩模板保持一定间隙；

(c)、将刻蚀掩模板上的镂空图形与元件晶片上通过金属掩蔽膜图形化后获得的需要进行微掩模去除的图形对准；

(d)、将元件晶片与刻蚀掩模板接触并真空吸合；

(e)、将衬板与元件晶片接触，紧固螺钉穿过压板和衬板将各层锁紧；

步骤(二)、将等离子体刻蚀夹具装入微波氧等离子体去胶机对元件晶片上需要进行微掩模去除的图形进行残余光刻胶刻蚀，之后再将等离子体刻蚀夹具装入Ar离子束刻蚀机对元件晶片上需要进行微掩模去除的图形进行残余金属刻蚀。

在上述用于提高石英腐蚀表面光洁度的微掩模去除方法中，刻蚀掩模板为不锈钢板、石英晶片或硅晶片，通过激光或刻蚀技术加工出镂空图形。

在上述用于提高石英腐蚀表面光洁度的微掩模去除方法中，刻蚀掩模板的厚度为100～200μm。

在上述用于提高石英腐蚀表面光洁度的微掩模去除方法中，压板为不锈钢，厚度为2～5mm，粗糙度低于0.1μm；

在上述用于提高石英腐蚀表面光洁度的微掩模去除方法中，衬板为铜板，厚度为3～5mm，粗糙度低于0.1μm。

在上述用于提高石英腐蚀表面光洁度的微掩模去除方法中，步骤(b)中元件晶片与刻蚀掩模板保持20～30μm间隙。

在上述用于提高石英腐蚀表面光洁度的微掩模去除方法中，步骤(二)中将等离子体刻蚀夹具装入微波氧等离子体去胶机对元件晶片上需要进行微掩模去除的图形进行残余光刻胶刻蚀时，刻蚀功率为50～300W，刻蚀时间为0.5～2分钟。

在上述用于提高石英腐蚀表面光洁度的微掩模去除方法中，步骤(二)中将等离子体刻蚀夹具装入Ar离子束刻蚀机对元件晶片上需要进行微掩模去除的图形进行残余金属刻蚀时，离子束流为30～50mA，屏极电压为200～500V，刻蚀时间为0.5～1.5小时。