[发明专利]一种光刻胶背面曝光工艺

说明书

技术领域

本发明属于微机电系统(MEMS)微纳加工领域，具体涉及一种背面曝光工艺。

技术背景

近年来微机电系统(MEMS)如微流体系统等发展迅速，微纳加工技术是制造微机电系统的基础。

微纳加工技术的最基本方法是使用光刻技术进行加工。现有的光刻方法是，先在基片上涂覆光刻胶，基片正面(涂覆光刻胶的一面)朝上，光刻掩膜放在基片上方，采用光刻技术进行曝光，经过显影后得到所需的光刻胶图形。采用传统的光刻方法有很多缺陷。首先是容易产生驻波效应，即光刻机光源发出的光入射到光刻胶以后，在光刻胶和基片基底的界面发生发射，与入射过来的光发生干涉，产生驻波，这样曝光后的图像经显影后，图形的侧壁会呈现出波纹状。这种波纹状的侧壁是微纳加工所不需要的，严重影响了图形结构的质量。其次是采用比较厚的光刻胶(如SU-8光刻胶)进行涂覆时，很难保证涂覆的光刻胶表面平整，不平整的光刻胶表面在曝光时，由于光在入射到光刻胶时会发生折射，光路发生偏折，使得显影后的图形容易产生变形。

在微流体管道等微纳结构加工中，可以使用光刻胶直接制作为所需的结构，其加工后的光刻胶结构侧壁光滑度、平整度等要求比较高，传统光刻胶曝光工艺出现的侧壁波纹、图形变形都会严重影响加工的结构的质量，是不允许的。因此需要一种能够解决上述问题的光刻方法。

发明内容

本发明针对透明基片基底，提供一种光刻胶背面曝光工艺，能够解决现有厚光刻胶光刻过程中产生的驻波效应问题和因光刻胶表面不均匀而导致的曝光后图形发生变形等问题。

本发明的一种背面曝光工艺，包括：

1.溅射铬掩膜层：以洁净的透明玻璃材料作为基底，在其正面溅射一层铬作为掩膜层，掩膜层厚度为200nm-500nm；

透明玻璃材料，即对曝光光源透明的玻璃材料，如普通玻璃、光学玻璃、石英玻璃、有机玻璃等。

2.制作光刻胶图形：在铬掩膜层层上均匀涂覆一层光刻胶，然后依次进行曝光、显影，得到所需光刻胶图形；

3.腐蚀铬掩膜层：湿法腐蚀铬掩膜层，将光刻胶图形转移到铬掩膜层上，得到所需的掩膜层图形；

4.涂覆光刻胶：在铬掩膜层图形上涂覆另一层光刻胶，光刻胶厚度为5-100um；该光刻胶所采用的材料为待制作光刻胶结构所需的材料。

步骤2中的光刻胶可以采用通用的光刻胶，也可以采用与步骤4相同的光刻胶。

5.背面曝光：将透明玻璃材料正面朝下，进行曝光；

6.显影：将曝光后透明玻璃材料放在显影液里显影，显影完毕，即可得到所需的光刻胶结构。

在背面曝光步骤中，入射光透过光刻胶以后，没有光刻胶与基底基片界面之间的反射，因而不会发生入射光与反射光的干涉现象，也就避免了驻波效应的产生。同时，由于铬掩膜层与光刻胶紧挨在一起，光透过铬层入射到光刻胶中，光刻胶入射表面只与基底平整度有关，与旋涂工艺无关，有非常平整的基底就能得到非常平整的光刻胶入射表面。光透过光刻胶后从另一表面射出，因此不会出现因涂覆的光刻胶表面不均匀而导致的图形变形。

本发明可以制作高深宽比的侧壁陡直的光刻胶结构，消除光刻胶中因为驻波效应导致的侧壁波纹，也能够避免因光刻胶涂覆不均匀而导致的图形变形。

附图说明

图1为背面曝光工艺流程图；

图2为本发明的工艺过程示意图；

图3为负性光刻胶背面曝光后得到的光刻胶结构示意图；

图4为正性光刻胶背面曝光后得到的光刻胶结构示意图。

图中1为铬掩膜层，2为玻璃基底，3为曝光光束，4为掩膜层，5为通用的光刻胶，6为光刻胶结构所需材料的光刻胶。

具体实施方式

下面通过借助实施例更加详细地说明本发明，但以下实施例仅是说明性的，本发明的保护范围并不受这些实施例的限制。

实例1

1、溅射铬层：

在洁净K9光学玻璃基片上溅射一层铬，厚度为200nm。

2、制作光刻胶图形：

在铬层上均匀涂覆一层北京科华微电子材料有限公司的BP218光刻胶，然后依次进行曝光、显影，得到所需光刻胶图形。

3、腐蚀铬层：

用腐蚀液腐蚀铬层，将制作光刻胶图形步骤中的光刻胶图形转移到铬层上。

4、涂覆负性光刻胶：

在腐蚀后的铬层上涂覆美国Microchem公司的SU-8负性光刻胶，厚度为100um。

5、背面曝光：

将玻璃基片正面朝下，即有光刻胶的一面朝下放置，不需要掩膜，直接进行曝光。