專利名稱：一種鐵氧體基底薄膜電路的高效率光刻制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明 涉及一種微波氧體基底薄膜電路的高效率光刻制作方法，屬于微細加工技術(shù)范疇。
背景技術(shù)：
微波鐵氧體薄膜電路器件(如隔離器/環(huán)形器)在微波通信領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，由于其體積小、重量輕、耗材少、易集成等優(yōu)點，在通信機站、衛(wèi)星、雷達等諸多民用及軍用設(shè)備上發(fā)揮著重要的作用。市場調(diào)研結(jié)果表明，在未來很長一段時間內(nèi)，對微波鐵氧體薄膜電路器件(如隔離器/環(huán)形器)的需求將與日劇增，如何高效率、低成本可靠地制備出鐵氧體薄膜電路器件，以滿足越來越緊迫的市場需求，是目前急需解決的技術(shù)瓶頸之一。目前微波鐵氧體薄膜電路器件(如隔離器/環(huán)形器)的制備工藝尚不成熟，特別對于銅布線電路工藝更是如此。由于鐵氧體基底具有多孔、疏松、易碎等性質(zhì)，難以對其進行高精度的拋光處理，致使表面粗糙度高，濺射電鍍的金屬膜層顆粒較大，光刻涂膠時多出現(xiàn)針孔、砂眼等缺陷。目前國內(nèi)解決此問題的方法主要采用人工修補光刻膠圖形的工藝，然而，人工修補圖形的效率較低，同時由于操作人員熟練程度不同，難以保證產(chǎn)品的一致性和成品率，難以實現(xiàn)批量化、設(shè)備化生產(chǎn)。目前所能制備的圖形特征尺寸僅能達到數(shù)百微米，隨著圖形特征尺寸進一步減小，精度要求繼續(xù)提高，人工修補圖形工藝將無能為力。這是制約微波鐵氧體薄膜電路器件(如隔離器/環(huán)形器)制備效率及產(chǎn)品性能提高的主要障礙。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種無需圖形修補工藝的微波鐵氧體薄膜電路器件(如隔離器/環(huán)形器)制作技術(shù)，提高產(chǎn)品加工效率，解決其精度低、成品率低、工藝穩(wěn)定性差及難以實現(xiàn)大規(guī)模設(shè)備化生產(chǎn)的問題。本發(fā)明解決的技術(shù)問題一種鐵氧體基底薄膜電路的高效率光刻制作方法，其特點在于步驟如下(I)根據(jù)預(yù)期制備的器件性能要求選擇合適的鐵氧體基底材料，并對基底進行鍍膜、清洗、干燥備用；(2)利用旋轉(zhuǎn)涂膠方式，將清洗干凈的鍍有金屬膜層的鐵氧體基底多次反復(fù)涂膠烘焙，使得鐵基片上得到一層均勻、致密、對底層金屬保護良好的抗蝕劑層；(3)將烘焙完成的涂有光刻膠層的基片在365nm汞燈光源下曝光、顯影，得到抗蝕劑電路圖形；(4)將抗蝕劑圖形通過濕法或干法刻蝕等手段傳遞到金屬上，完成鐵氧體基底微帶薄膜電路的制作。所述步驟(I)中的選擇的基底材料為鐵氧體基底材料，鐵氧體基底尺寸從ImmX Imm IOOmmX 100mm,形狀可為長方形、正方形圓形及其他各種不規(guī)則形狀,厚度從0. Imm 5_。將鍍有金屬膜層的鐵氧體基底清洗，烘焙干燥以備光刻圖形使用，烘焙溫度不可過高或過低，過高導(dǎo)致金屬銅層的氧化，烘焙時間過低將導(dǎo)致光刻膠與基底附著不牢，易出現(xiàn)浮膠等不良現(xiàn)象。所述步驟(2)中光刻膠為紫外敏感光刻膠，涂膠次數(shù)為2 4次，每次涂膠分預(yù)轉(zhuǎn)、正常速度旋涂和高速旋轉(zhuǎn)三段，具體參數(shù)的選擇視光刻膠型號、所需涂覆厚度及基片形狀而定，以上各段的加速度為對應(yīng)轉(zhuǎn)速的0. I 2倍。所述步驟(2)中多次烘焙過程，要求各次烘焙時間依次加長，末次烘焙溫度高于其前面各次烘焙溫度，保證第一次涂覆的光刻膠與最后一次涂覆的光刻膠在烘焙完成之后，光敏性能差異小于10%。具體參數(shù)的選擇視光刻膠型號、厚度等因素而定。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果是(I)采用多次涂膠工藝，增加了光刻膠的厚度，抗蝕性更強，濕法腐蝕制備金屬電路時，使得金屬電路圖形更好的被保護，可提高工藝的穩(wěn)定性。
(2)采用多次涂膠工藝，減小了光刻膠膜表面粗糙度，使得光刻膠膜層更為平坦，有利于接觸式曝光時，掩模板與光刻膠層的緊密接觸，減小光的衍射效應(yīng)對光刻圖形邊緣銳度的影響，從而減小了電路線條邊緣粗糙對器件性能的影響。(3)采用多次涂膠工藝，省略了修補圖形環(huán)節(jié)，減小了工藝的復(fù)雜程度，提高了微波鐵氧體薄膜電路器件(如隔離器/環(huán)形器)的加工效率避免了人為因素對工藝一致性的影響，提高了成品率，為生產(chǎn)工藝自動化奠定基礎(chǔ)。同時消除了百微米以下特征尺寸圖形無法制作的難題，使得更小特征尺寸、更高精度、更強性能的微波鐵氧體薄膜電路器件的生產(chǎn)成為可能。


圖I為鐵氧體基帶薄膜電路的高效率光刻制作方法流程示意圖；圖2為本發(fā)明中多次涂膠烘焙工藝示意圖；圖3(a)、(b)、(C)分別為本發(fā)明中一次涂膠、兩次涂膠與三次涂膠膠厚臺階儀測試具體實施例方式下面結(jié)合具體實施方式
及附圖對本方法進行詳細說明，但本發(fā)明的保護范圍并不僅限于下列實施例，應(yīng)包括權(quán)利要求書中的全部內(nèi)容。而且本領(lǐng)域技術(shù)人員從以下的一個實施例即可實現(xiàn)權(quán)利要求中的全部內(nèi)容。本方法實施例的具體過程如下(I)根據(jù)預(yù)期制備的器件需要選擇合適的鐵氧體基底材料，并對基底進行金屬化、清洗、干燥。濺射電鍍前需嚴格清潔鐵氧體基底，使得金屬膜層與基底附著牢固，光刻前附有金屬膜的基底同樣需要清洗及去除表面氧化層，以防光刻膠與基片附著不牢，出現(xiàn)浮膠等現(xiàn)象，干燥過程需嚴格控制溫度與時間，以防銅層的氧化；(2)將清洗干凈的鍍有金屬膜層的鐵氧體基底多次反復(fù)涂膠烘焙，使得鐵基片上得到一層均勻、致密、對底層金屬保護良好的抗蝕劑層；各次烘焙時間及溫度需根據(jù)所涂覆光刻膠的性質(zhì)合理選擇，使得光刻膠與基底附著牢固，隨著膠厚的增加，所需的烘焙量也相應(yīng)增大，但須保證初次涂覆的光刻膠與末次涂覆光刻膠感光靈敏性差異小于10%。
(3)將烘焙完成的涂有光刻膠層的基片曝光、顯影，得到抗蝕劑電路圖形；(4)將抗蝕劑圖形通過濕法或干法刻蝕等手段傳遞到金屬上，這就完成了鐵氧體基底薄膜電路的制作?！?br> 權(quán)利要求
1.一鐵氧體基底薄膜電路的高效率光刻制作方法，其工藝流程示意圖如附圖I所示，特征在于步驟如下 (1)根據(jù)預(yù)期制備的器件需要選擇合適的鐵氧體基底材料，并對基底進行濺射電鍍金屬膜，然后對其清洗、干燥； (2)將清洗干凈的鍍有金屬膜層的鐵氧體基底多次反復(fù)涂膠烘焙，如附圖2所示，使得鐵基片上得到一層均勻、致密、對底層金屬保護良好的抗蝕劑層； (3)將烘焙完成的涂有光刻膠層的基片曝光、顯影，得到抗蝕劑電路圖形； (4)將抗蝕劑圖形通過濕法或干法刻蝕等手段傳遞到金屬上，這就完成了鐵氧體基底薄膜電路的制作。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種氧體基底薄膜電路的高效率光刻制作方法，其特征在于所述步驟(I)中的選擇的基底材料為鐵氧體基底材料，具有疏松、多孔、易碎、難以平坦化 拋光等性質(zhì)，鐵氧體基底尺寸從ImmX Imm IOOmmX 100mm,形狀可為長方形、正方形、圓形以及各種不規(guī)則形狀，厚度從O. Imm 5_。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種氧體基底薄膜電路的高效率光刻制作方法，其特征在于所述步驟(2)所述光刻膠為紫外敏感光刻膠，可為正膠也可為負膠。涂膠次數(shù)為2 4次，每次涂膠分預(yù)轉(zhuǎn)，正常速度旋涂和高速旋轉(zhuǎn)三段；以上各段的加速度為對應(yīng)轉(zhuǎn)速的O. I 2倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述氧體基底薄膜電路的高效率光刻制作方法，其特征在于所述步驟(2)中反復(fù)烘焙過程，要求烘焙時間逐次加長，末次烘焙溫度高于其前面各次烘焙溫度。采用以上多次烘焙處理過程，目的使得前次涂覆的光刻膠與后次涂覆的光刻膠感光性能基本無差異，同時保證所涂覆的光刻膠與基底附著牢固。為說明該方法本專利以涂膠蘇州一號光刻膠為例(其他型號光刻膠涂覆原理相同、參數(shù)選擇視具體情況而定)，在濺射有金屬的鐵氧體基底上三次涂膠，第一次涂膠與第二次涂膠間隔烘焙溫度為40°C 50°C，烘焙時間2min IOmin ;第二次涂膠與第三次涂膠間隔烘焙溫度為40°C 50°C，烘焙時間2min IOmin ;第三次涂膠后烘焙溫度為70°C 100°C，烘焙時間IOmin 30min。為測量膠厚，在光刻膠上劃出一條寬度適中的線條，利用臺階儀掃描其截面，測出輪廓如附圖3所示，可見，多次涂膠工藝一方面可加厚光刻膠涂層，使得光刻膠完全將基底覆蓋，另一方面還可起平坦化的作用，使得膠膜更為平坦，再者裸露的金屬顆粒被覆蓋的幾率也將增大，減小了針孔、砂眼出現(xiàn)的幾率。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種氧體基底微帶薄膜電路的高效率光刻制作方法，其特征在于所述步驟(4)采用濕法腐蝕工藝將光刻膠圖形轉(zhuǎn)移至鐵氧體基底上，金屬膜種類及層數(shù)根據(jù)器件性能要求決定，腐蝕液選擇對應(yīng)腐蝕液，選擇依據(jù)為每一種金屬腐蝕液只能腐蝕對應(yīng)金屬，而對抗蝕劑及其他金屬膜層不反應(yīng)。
全文摘要
一種鐵氧體基底薄膜電路的高效率光刻制作方法，步驟如下(1)根據(jù)預(yù)期制備的器件需要選擇合適的鐵氧體基底材料，并對基底進行金屬化、清洗、干燥；(2)將清洗干凈的鍍有金屬膜層的鐵氧體基底多次反復(fù)涂膠烘焙，使得鐵氧體基片上得到一層均勻、致密、對底層金屬保護良好的抗蝕劑層；(3)將烘焙完成的抗蝕劑曝光、顯影，得到抗蝕劑電路圖形；(4)將抗蝕劑圖形通過濕法或干法刻蝕等手段傳遞到金屬上，這就完成了鐵氧體基底微帶薄膜電路的制作。本發(fā)明提出在鐵氧體基底上多次反復(fù)涂膠烘焙的方法，使得所涂覆的抗蝕劑層均勻性、致密性更好，可克服鐵氧體基底粗糙、多孔等缺點給光刻過程帶來的抗蝕劑難以涂覆均勻的難題，減小或避免針孔、砂眼等缺陷出現(xiàn)的幾率，進而可省略目前鐵氧體薄膜電路制作工藝中的圖形人工修補步驟，從而大大提高了鐵氧體基底薄膜器件的工藝穩(wěn)定性和制備效率。
文檔編號G03F7/00GK102856245SQ20111017810
公開日2013年1月2日 申請日期2011年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月28日
發(fā)明者張為國, 倪經(jīng), 陳學平, 李楊興, 周俊, 王喜生, 曹照亮 申請人:中國電子科技集團公司第九研究所