[发明专利]一种差异化微结构的同步湿法刻蚀加工方法

说明书

本发明涉及微纳制造技术领域，特别是一种差异化微结构的同步湿法刻蚀加工方法，其包括如下步骤：步骤a：对待加工工件的加工面进行光刻加工显影；步骤b：在待加工工件的背面粘贴掩膜板；步骤c：对掩膜板进行持续冷却降温；步骤d：将待加工工件放入湿法刻蚀装置中，并加入刻蚀液，开始进行刻蚀。步骤e：取出待加工工件，将掩膜板和待加工工件分离，最终获得具有目标刻蚀结构工件。上述加工方法在待加工工件上需要加工的图形区域与需要保留的区域形成了温度差，需要加工的图形区域温度较高，故刻蚀速度较快；而需要保留的区域温度较低，故刻蚀速度较慢，从而可加工出深宽比更高的精度更高的微孔或槽。

技术领域

本发明涉及微纳制造技术领域，特别是一种差异化微结构的同步湿法刻蚀加工方法。

背景技术

湿法刻蚀是微纳加工领域常用的一种加工手段。湿法刻蚀的方法采用化学试剂，使需要加工的材料腐蚀溶解，达到去除材料的目的。湿法刻蚀的速度与反应的类型有关，同时也极易受到反应温度的影响。由于采用化学试剂腐蚀溶解材料的原理，意味着只要找到能够腐蚀溶解中待加工材料的试剂，就可以使用湿法刻蚀的方法对其进行加工。因此，该方法微纳结构的加工、印制电路板的制作、显现器件的制作、集成电路的制成等领域得到了广泛的应用。

但是，湿法刻蚀存在一定的限制。例如，使用经典的TMAH溶液或者KOH溶液刻蚀单晶硅时，刻蚀方向<100>方向，将于工件表面呈54.7°，难以得到光滑垂直的孔或槽，也更加不能在同一个工件上加工出不同尺寸的微孔和槽。因此，亟需提出一种差异化微结构的同步湿法刻蚀加工方法，扩大湿法刻蚀加工的适用范围。

发明内容

针对上述缺陷，本发明的目的在于提出一种通过掩膜版选择性控制加工工件、待加工工件不同区域温度，在湿法刻蚀工艺中实现湿法刻蚀加工不同尺寸的微孔和槽的方法。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种差异化微结构的同步湿法刻蚀加工方法，其包括如下步骤：步骤a：对待加工工件的加工面进行光刻加工，使其显影后，所述待加工工件的加工面需要加工的图形区域材料露出，不需要加工的图形区域表面覆盖光刻胶层；步骤b：在待加工工件的背面，即与所述加工面相对的一侧的表面，粘贴掩膜板，所述掩膜板上的加工目标图形与所述加工面上需要加工的图形区域形状相同且对齐；步骤c：对所述待加工工件背面粘贴的掩膜板进行持续冷却降温；步骤d：将持续降温冷却的掩膜板和待加工工件放入湿法刻蚀装置中，并在待加工工件的加工面加入刻蚀液，开始进行刻蚀。步骤e：设置刻蚀时间，经过设定时间后取出掩膜板和待加工工件，中止刻蚀反应，并将所述掩膜板和所述待加工工件分离，最终获得具有目标刻蚀结构工件。

所述步骤a中所述待加工工件为晶圆，由硅制成。所述差异化微结构的同步湿法刻蚀加工方法是针对半导体行业的产品进行加工的，硅是该行业最常用的半导体材料，尤其是晶圆，主要由半导体材料硅制成，该加工方法利用了硅的材质特性进行加工，使得加工精度更高。

更优的，所述步骤a中所述光刻胶层的厚度为10nm-10μm。所述光刻胶层的厚度过厚会导致光刻显影后，所述待加工工件的加工面上需要加工的图形区域无法快速完全的显露出来；所述光刻胶层的厚度过薄，又会导致所述待加工面上不需要加工的图形区域也很容易显露出来，严重影响后面湿法刻蚀过程的加工效果；只有将所述光刻胶层的厚度限定在一定范围内才能达到既能满足不同待加工工件的快速光刻显影操作，又能保证最终产品的加工精度。

更优的，所述步骤b中所述掩膜板由遮光层和基层组成；所述基层由不锈钢或铜制成。不锈钢和铜都是不易生锈被腐蚀的金属，且具有良好的导热性能；利用两者做成的掩膜板原材料易获得造价低，导热块，可稳定的掩盖所述待加工件的背面的图形的同时，也可以更快的传导热量，保证所述待加工工件在湿法刻蚀过程中不同图形区域的加工温度差。