[发明专利]一种物理刻蚀工艺中的贴片方法

说明书

技术领域

本专利涉及一种物理刻蚀工艺中的贴片方法，具体涉及一种以聚酰亚胺（polyimide）耐高温双面胶带作为刻蚀冷却台面与基片间的中间媒介（粘接剂）的贴片方法。

背景技术

物理刻蚀工艺又称离子束刻蚀、离子铣等，实现物理刻蚀的基本原理是由离子源发射出的离子束轰击基片表面，把基底材料原子碰撞出基片表面，图1是离子束刻蚀的原理图。由于离子束刻蚀是由离子源发出的离子直接轰击基片表面，所以离子轰击的一大部分能量会转化为热，使样品表面升温，从而导致刻蚀表面态发生变化，即刻蚀的温度效应。特别是在刻蚀复合元素晶体材料如InP、GaAs和HgCdTe等都可能遇到温度效应，其中包括很多Ⅲ-Ⅴ半导体化合物。

由于有的时候刻蚀样品所需的时间很长，离子轰击所产生的热，会使样品表面持续升温，温度过高可能引起光刻胶玻璃化、轮廓圆化和炭化，甚至损伤基片的结构性质，所以控制样品的温度是物理刻蚀工艺的关键。尽管刻蚀过程中可以调节控制样品台的冷却循环水机的水温，使其控制在一个相对低的温度范围中，但另一个需要重视的问题是待刻样品背面与冷却刻蚀台面间的热接触状态。这两者热接触的不良是可能导致样品升温的重要原因，但却容易被忽视。为了收到较好的导热效果，一般传统的方法是用硅脂、浸银橡胶和石蜡等做样品与冷却台面间贴片的中间媒介（即粘接剂）。但用这些油脂类物质贴片也有其难以克服的缺点，主要有：

①涂的太少会使导热效果变差，产生玻璃化、炭化等一系列问题，如图2所示；

②涂的太多会使胶在基片边缘溢出，刻蚀粒子无法轰击到被胶包裹住的边缘图形，会造成刻蚀图形的错误连通，如图3（a）和（b）所示；

③由于硅脂、浸银橡胶和石蜡等油脂类物质都存在不同程度的放气，所以如果在高真空刻蚀系统中使用会在一定程度上影响系统的真空度；

④硅脂、浸银橡胶和石蜡等油脂类物质在使用后会在基片背面造成一定的残余，需要在刻蚀工艺完成后用乙醚、丙酮等有机溶剂擦除干净，否则这些油脂残余会带入下一步的工艺中，而油脂在薄膜生长等微电子工艺中是十分忌讳、应当避免的物质。

聚酰亚胺（英文名称：polyimide，PI）是重复单元以酰亚胺基为结构特征基团的一类聚合物。聚酰亚胺作为一种特种工程材料，已广泛应用在航空、航天、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光等领域，它具有以下一些特有的良好稳定性能：

1、全芳香聚酰亚胺按热重分析，其开始分解温度一般都在500℃左右。由联苯四甲酸二酐和对苯二胺合成的聚酰亚胺，热分解温度达600℃，是迄今聚合物中热稳定性最高的品种之一。

2、聚酰亚胺可耐极低温，如在-269℃的液态氦中不会脆裂。

3、聚酰亚胺具有优良的机械性能，未填充的塑料的抗张强度都在100Mpa以上。作为工程塑料，弹性模量通常为3~4Gpa，纤维可达到200Gpa，均苯二酐和对苯二胺合成的纤维可达500Gpa，仅次于碳纤维。

4、聚酰亚胺的热膨胀系数在2×10^-5~3×10^-5℃，联苯型可达10^-6℃，个别品种可达10^-7℃。

5、聚酰亚胺具有很高的耐辐照性能，其薄膜在5×10⁹rad快电子辐照后强度保持率为90%。

6、聚酰亚胺具有良好的介电性能，介电常数为3.4左右，介电损耗为10^-3，介电强度为100~300KV/mm，这些性能在宽广的温度范围和频率范围内仍能保持在较高的水平。

7、聚酰亚胺无毒，是自熄性聚合物，发烟率低。

聚酰亚胺在极高的真空下放气量很少。聚酰亚胺胶带，又称Kapton胶带，俗称金手指胶带，是以聚酰亚胺薄膜为基材，涂布高性能有机硅压敏胶制成。它具有聚酰亚胺材料的许多优良特性，如：耐电压3～13KV、耐温-50～+300℃、防辐射、高粘着力、服贴性好、不残胶等。由于聚酰亚胺胶带具有耐高低温、电气绝缘（H级）性好、防辐射等优点，广泛应用于变压器、锂电池、电抗器、电机、马达、电容器等产品绝缘包扎固定，也可用于金手指、喷砂、涂装、烤漆的耐高温遮蔽保护。

发明内容

本专利的目的是根据聚酰亚胺胶带的耐高温、抗拉强度高、无残胶，适合在高真空环境使用等特点，在物理刻蚀工艺中，选用聚酰亚胺双面胶带作为基片与冷却台面间贴片的中间媒介，使其能满足物理刻蚀工艺中要求贴片材料要导热好、耐高温和低放气的工艺要求。