[发明专利]一种精细微纳米玻璃结构的加工方法

说明书

本发明公开了一种精细微纳米玻璃结构的加工方法，包括如下步骤：准备玻璃基片，并进行清洗吹干；当掩膜材料为非光刻胶材料，将掩模薄膜沉积到玻璃基片上，再涂覆光刻胶；当掩膜材料为光刻胶材料，在玻璃基片上涂覆光刻胶；采用光刻的方式，将待加工的结构转移至基片表面的光刻胶上；当掩膜材料为非光刻胶材料，先对掩膜材料进行刻蚀，再对玻璃基片进行刻蚀；当掩膜材料为光刻胶材料，仅对玻璃基片进行刻蚀即可；利用干法刻蚀或湿法腐蚀的方法去除光刻胶及掩膜材料，形成最终的玻璃器件结构。采用本发明的制备工艺，可使得刻蚀玻璃速率达到了710nm/min，粗糙度降低到40nm以下，侧壁垂直度接近90°。

技术领域

本发明涉及微纳米玻璃结构制备技术领域，涉及一种精细微纳米玻璃结构的加工方法。

背景技术

随着微纳米科技的发展，加工工艺的不断进步，玻璃材料介电性能优良，与硅的热膨胀系数相近，热稳定性好，且具有一些硅所没有的特性比如优良的光学特性及表面性质等，被看作是理想的微纳加工材料之一，在光通信、微机电、射频、微纳流控器件和三维集成领域有着广阔的应用。由于在玻璃基材上加工的微纳结构越来越复杂，对玻璃加工工艺的要求也越来高，例如传统湿法腐蚀玻璃虽然速度快，但是其各向同性的刻蚀特性导致了在一些要求侧壁陡直，深宽比大(大于2：1)的结构加工中使用受到限制，而干法刻蚀由于其特有的刻蚀方向各向异性，刻蚀深度精准可控、刻蚀表面质量高等优点，被越来越多的应用于微纳玻璃器件加工中。然而因为玻璃基材虽然主要成分为SiO₂，但是仍然包含了一些杂质材料，导致使用反应离子干法刻蚀的速率并不快而且形貌控制难度大。

经检索现有的专利文献发现，专利公布号CN 105693102 A，涉及一种石英玻璃酸刻蚀用掩膜及石英玻璃摆片的酸刻蚀方法，所述掩膜以氟碳胶为基质，通过添加其质量分数5-15％的固化剂、1-20％的稀释剂调整胶膜性质；所述刻蚀方法为掩膜涂覆、切割图案、加热固化、刻蚀和脱模。然而，该专利存在以下不足：该专利的掩膜材料并不与微纳加工工艺相兼容，无法应用于玻璃微纳米尺寸的结构加工。而本专利正是基于半导体的微纳加工工艺技术，进行的组合和开发，正是针对玻璃微纳米结构的精细加工。

发明内容

本发明的目的在于针对现有微纳米玻璃结构制备方法的局限，提供了一种精细微纳米玻璃结构的加工方法。

本发明的目的是通过以下技术来实现的：

本发明涉及一种精细微纳米玻璃结构的加工方法，所述方法包括以下步骤：

S1：准备玻璃基片，并进行清洗吹干；

S2：选择掩膜材料，当掩膜材料为非光刻胶材料，进行S3；当掩膜材料为光刻胶材料，进行S4；

S3：将掩模薄膜沉积到玻璃基片上，再涂覆光刻胶；

S4：在玻璃基片上涂覆光刻胶；

S5：采用光刻的方式，将待加工的结构转移至基片表面的光刻胶上；

S6：根据掩膜材料，当掩膜材料为非光刻胶材料，先对掩膜材料进行刻蚀，再对玻璃基片进行刻蚀；当掩膜材料为光刻胶材料，仅对玻璃基片进行刻蚀即可；

S7：利用干法刻蚀或湿法腐蚀的方法去除掩膜材料，形成最终的玻璃器件结构。

作为本发明的一个实施方案，步骤S1中的玻璃基片材质选自石英玻璃或硼硅玻璃，基片厚度为100μm-2㎜。

作为本发明的一个实施方案，步骤S2中非光刻胶材料包括铝、铬、金、钛、非晶硅、多晶硅薄膜中的一种材料或几种材料组合。

作为本发明的一个实施方案，步骤S2中掩膜材料的厚度为掩膜和玻璃的刻蚀选择比与玻璃刻蚀深度的乘积。

作为本发明的一个实施方案，步骤S3中掩模薄膜沉积的方式为溅射、化学气相沉积或蒸发沉积。