一种制作聚酰亚胺有机镂空薄膜的方法.pdf

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1、(10)授权公告号 CN 101445614 B (45)授权公告日 2012.02.15 CN 101445614 B *CN101445614B* (21)申请号 200710178315.5 (22)申请日 2007.11.28 C08J 5/18(2006.01) C08L 79/08(2006.01) C08J 9/26(2006.01) (73)专利权人 中国科学院微电子研究所 地址 100029 北京市朝阳区北土城西路 3 号 (72)发明人 朱效立 谢常青 叶甜春 刘明 (74)专利代理机构 中科专利商标代理有限责任 公司 11021 代理人 周国城 JP 特开 2001-35。

2、476 A,2001.02.09, 全文 . CN 10107042 A,2007.11.14, 全文 . JP 2005079453 A,2005.03.24, 全文 . CN 1109083 A,1995.09.27, 全文 . CN 1299964 A,2001.06.20, 全文 . (54) 发明名称 一种制作聚酰亚胺有机镂空薄膜的方法 (57) 摘要 本发明公开了一种制备聚酰亚胺镂空薄膜的 方法， 该方法包括 ： 将衬底清洗， 烘干 ； 在衬底表 面旋涂一定厚度的聚酰亚胺胶 ； 对衬底进行热处 理 ； 冷却后， 将衬底装入密封良好的卡具， 放入酸 性腐蚀液中腐蚀 ； 腐蚀完毕， 取。

3、出镂空的衬底， 清 洗， 烘干。 本发明提供的制备聚酰亚胺镂空薄膜的 方法， 具有成本低、 成品率高、 效率高等显著的优 点。 (51)Int.Cl. (56)对比文件 审查员 田野 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 CN 101445614 B1/1 页 2 1. 一种制备聚酰亚胺镂空薄膜的方法， 其特征在于， 该方法包括 ： 将衬底清洗， 烘干 ； 在衬底表面旋涂厚度为 1 至几十微米的聚酰亚胺胶 ； 对衬底进行热处理 ； 冷却后， 将衬底装入密封良好的卡具， 放入酸性腐蚀液中腐蚀 ； 腐蚀完毕， 取出镂空的衬底， 清。

4、洗， 烘干。 2. 根据权利要求 1 所述的制备聚酰亚胺镂空薄膜的方法， 其特征在于， 所述将衬底清 洗， 烘干的步骤包括 ： 将衬底清洗， 在120体积比为73的浓硫酸和双氧水中煮20分钟， 然后用大量去离 子水反复清洗， 用氮气吹干后， 放入 150烘箱中烘烤 30 分钟。 3. 根据权利要求 1 所述的制备聚酰亚胺镂空薄膜的方法， 其特征在于， 所述对衬底进 行热处理的步骤包括 ： 将衬底放在热板上， 分别在 90 至 100和 250 至 300下烘烤一个小时。 4. 根据权利要求 1 所述的制备聚酰亚胺镂空薄膜的方法， 其特征在于， 所述将衬底放 入酸性腐蚀液中腐蚀的步骤中， 需要根。

5、据衬底材料不同选用不同的腐蚀液， 腐蚀硅选用氢 氟酸、 硝酸和醋酸的混合液， 该混合液的体积比为 1 1 2， 腐蚀石英选用氢氟酸。 5. 根据权利要求 1 所述的制备聚酰亚胺镂空薄膜的方法， 其特征在于， 所述腐蚀完毕， 取出镂空的衬底， 清洗， 烘干的步骤包括 ： 腐蚀完毕， 从腐蚀液中取出卡具， 用去离子水大量冲洗后， 取出镂空衬底， 先后在丙酮、 乙醇和去离子水中浸泡 1 分钟， 最后在热板上 90 至 110烘烤 20 分钟。 6. 根据权利要求 1 所述的制备聚酰亚胺镂空薄膜的方法， 其特征在于， 所述的衬底为 硅片或熔融石英。 权 利 要 求 书 CN 101445614 B1/。

6、3 页 3 一种制作聚酰亚胺有机镂空薄膜的方法 技术领域 0001 本发明涉及微电子、 微机械和 X 射线光学技术领域， 尤其涉及一种制作聚酰亚胺 有机镂空薄膜的方法， 具体是指可以在微电子工艺、 多种微电子机械系统和 X 射线光学元 件中得到广泛应用的一种基于聚酰亚胺的新型镂空薄膜的制备方法， 这直接影响着微电 子、 微机械、 微光学等器件上的微米 / 纳米结构的精度以及这些器件的性能。 背景技术 0002 自支撑镂空薄膜是微电子技术中的 X 射线光刻、 电子束投影光刻的掩模结构， 许 多微电子机械系统如非制冷型红外探测器和声表面波换能器等也是由自支撑镂空薄膜结 构组成， 尤其是 X 射线和。

7、极紫外波段的透射光学元件， 其光学微结构更是全部需要在镂空 薄膜上制作。常用的镂空薄膜有硅、 氮化硅、 碳化硅、 金刚石和有机薄膜几种。 0003 无机镂空薄膜的制备过程比较复杂而且成本比较高。 以使用比较多的是氮化硅镂 空薄膜， 一般采用低压化学气相沉积在 (100) 硅片双面生长低应力氮化硅， 通过光刻、 反应 离子刻蚀在背面形成氮化硅图形窗口， 利用各项异性腐蚀将硅腐蚀透， 最后得到镂空氮化 硅薄膜。其中， 低压化学气相沉积生长氮化硅的过程比较复杂， 较难控制 ； 在各项异性腐蚀 硅的过程中形成的气泡容易使镂空的氮化硅薄膜破裂而导致整个制作过程功亏一篑。 0004 相对于氮化硅和碳化硅等。

8、无机薄膜， 有机薄膜具有制作过程简单、 成本低等突出 的优点。人们通常直接购买制备好的有机薄膜， 然后再固定在不锈钢、 硅或者石英的卡具 上。 0005 在有机薄膜当中， 聚酰亚胺有机薄膜可以耐高温、 强酸和弱碱， 使得后续工艺过程 具有最大的工艺宽容度。但是， 市场能够买得到的进口 KAPTON 聚酰亚胺膜的厚度是固定 的， 在微电子加工工艺和器件应用中使用起来非常不方便。 0006 例如， 在许多 X 射线衍射光学元件中， 要求聚酰亚胺支撑薄膜的厚度为 1 微米左 右， 这种类型的薄膜不能通过商业手段得到的。购买的聚酰亚胺薄膜在器件制备和集成的 过程中带来了许多不便， 因而自支撑镂空薄膜的。

9、制备方法对于多个领域都具基础性和实用 性。 发明内容 0007 ( 一 ) 要解决的技术问题 0008 有鉴于此， 本发明的主要目的在于提供一种制作聚酰亚胺有机镂空薄膜的方法， 以简化制作工艺， 降低制作成本。 0009 ( 二 ) 技术方案 0010 为达到上述目的， 本发明提供了一种制备聚酰亚胺镂空薄膜的方法， 该方法包 括 ： 0011 将衬底清洗， 烘干 ； 0012 在衬底表面旋涂一定厚度的聚酰亚胺胶 ； 说 明 书 CN 101445614 B2/3 页 4 0013 对衬底进行热处理 ； 0014 冷却后， 将衬底装入密封良好的卡具， 放入酸性腐蚀液中腐蚀 ； 0015 腐蚀完毕。

10、， 取出镂空的衬底， 清洗， 烘干。 0016 上述方案中， 所述将衬底清洗， 烘干的步骤包括 ： 将衬底清洗， 在 120体积比为 7 3 的浓硫酸和双氧水中煮 20 分钟， 然后用大量去离子水反复清洗， 用氮气吹干后， 放入 150烘箱中烘烤 30 分钟。 0017 上述方案中， 所述在衬底表面旋涂一定厚度的聚酰亚胺胶的步骤包括 ： 在衬底表 面旋涂一定厚度的聚酰亚胺胶， 旋涂得的厚度根据需要而定， 一般在 1 至几十微米之间。 0018 上述方案中， 所述对衬底进行热处理的步骤包括 ： 将衬底放在热板上， 分别在 90 至 100和 250 至 300下烘烤一个小时。 0019 上述方案。

11、中， 所述将衬底放入酸性腐蚀液中腐蚀的步骤中， 需要根据衬底材料 不同选用不同的腐蚀液， 腐蚀硅选用氢氟酸、 硝酸和醋酸的混合液， 该混合液的体积比为 1 1 2， 腐蚀石英选用氢氟酸。 0020 上述方案中， 所述腐蚀完毕， 取出镂空的衬底， 清洗， 烘干的步骤包括 ： 腐蚀完毕， 从腐蚀液中取出卡具， 用去离子水大量冲洗后， 取出镂空衬底， 先后在丙酮、 乙醇和去离子 水中浸泡 1 分钟， 最后在热板上 90 至 110烘烤 20 分钟。 0021 上述方案中， 所述的衬底为硅片或熔融石英。 0022 ( 三 ) 有益效果 0023 从上述技术方案可以看出， 本发明具有以下有益效果 ： 0。

12、024 1、 利用本发明， 可以以较低的成本完成镂空薄膜衬底的制作， 聚酰亚胺胶和所使 用的化学试剂价格便宜。 0025 2、 利用本发明， 可以以较快的速度完成硅的腐蚀， 并可以通过调节腐蚀液配比的 方法来调节腐蚀速率。 0026 3、 利用本发明， 可以通过调节旋涂的速度方便地调整聚酰亚胺薄膜的厚度。 0027 4、 利用本发明， 不需要价格比较高的光刻、 刻蚀和薄膜沉积和设备。 0028 5、 利用本发明， 不需要工艺相对复杂的光刻、 刻蚀和薄膜沉积工艺。 0029 6、 利用本发明， 该方法本身稳定可靠， 成品率高， 整个制作过程的成品率可以达到 95以上。 附图说明 0030 下面结。

13、合附图和实施例对本发明进一步说明 ： 0031 图 1 是本发明提供的制备聚酰亚胺镂空薄膜的方法流程图 ； 0032 图 2 是本发明制备的聚酰亚胺有机镂空薄膜衬底的剖面示意图 ； 0033 图 3 是采用本发明所述方法制备的聚酰亚胺有机镂空衬底的照片。 具体实施方式 0034 为使本发明的目的、 技术方案和优点更加清楚明白， 以下结合具体实施例， 并参照 附图， 对本发明进一步详细说明。 0035 如图1所示， 图1是本发明提供的制备聚酰亚胺镂空薄膜的方法流程图， 该方法包 说 明 书 CN 101445614 B3/3 页 5 括 ： 0036 步骤 101 ： 将衬底清洗， 烘干 ； 所。

14、述衬底包括各种类型的硅片和熔融石英。 0037 步骤 102 ： 在衬底表面旋涂一定厚度的聚酰亚胺胶 ； 0038 步骤 103 ： 对衬底进行热处理 ； 0039 步骤 104 ： 冷却后， 将衬底装入密封良好的卡具， 放入酸性腐蚀液中腐蚀 ； 0040 步骤 105 ： 腐蚀完毕， 取出镂空的衬底， 清洗， 烘干。 0041 上述步骤 103 中， 所述对衬底进行热处理的条件包括 ： 热处理的工具一般采用热 板， 热处理温度为90至100和250至300， 热处理的时间为在90至100和250至300 各热处理一个小时。 0042 上述步骤 104 中， 所述酸性腐蚀液， 包括硅的各向同性。

15、腐蚀液 ( 氢氟酸、 硝酸和醋 酸 )， 石英的腐蚀液 ( 氢氟酸 )。 0043 上述步骤 105 中， 所述镂空衬底的清洗， 包括把衬底依次放入丙酮、 乙醇和去离子 水中浸泡 1 分钟。 0044 上述步骤 105 中， 所述镂空衬底的烘干， 包括烘干工具一般采用热板， 烘干温度为 90 至 110， 烘干时间为 20 分钟。 0045 图 2 示出了本发明制备的聚酰亚胺有机镂空薄膜衬底的剖面示意图 ； 0046 图 3 示出了采用本发明所述方法制备的聚酰亚胺有机镂空衬底的照片。 0047 以上所述的具体实施例， 对本发明的目的、 技术方案和有益效果进行了进一步详 细说明， 所应理解的是， 以上所述仅为本发明的具体实施例而已， 并不用于限制本发明， 凡 在本发明的精神和原则之内， 所做的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明的保 护范围之内。 说 明 书 CN 101445614 B1/2 页 6 图 2 说 明 书 附 图 CN 101445614 B2/2 页 7 图 3 说 明 书 附 图 。