专利名称：一种制作聚酰亚胺有机镂空薄膜的方法
技术领域：
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：
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。 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。
相对于氮化硅和碳化硅等无机薄膜，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。
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。
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 支撑镂空薄膜的制备方法对于多个领域都具基础性和实用性。
发明内容
(一) 要解决的技术问题
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。
(二) 技术方案
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
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，取出镂空的衬底，清洗，烘干。
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。C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15(TC烘箱中烘烤30分钟。
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l至几十微米之间。
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IO(TC和250至30(TC下烘烤一个小时。
上述方案中，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l:i: 2，腐蚀石英选用氢氟酸。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ll(TC烘烤20分钟。
上述方案中，所述的衬底为硅片或熔融石英。
(三)有益效果 从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果
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。
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。
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。
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。
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。
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。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明
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。
具体实施例方式
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。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，该方法包括
步骤101:将衬底清洗，烘干；所述衬底包括各种类型的硅片和熔 融石英。
步骤102:在衬底表面旋涂一定厚度的聚酰亚胺胶；. 步骤103:对衬底进行热处理；
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；
步骤105:腐蚀完毕，取出镂空的衬底，清洗，烘干。
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IO(TC和250至300°C，热处 理的时间为在90至IO(TC和250至30(TC各热处理一个小时。
上述步骤104中，所述酸性腐蚀液，包括硅的各向同性腐蚀液(氢 氟酸、硝酸和醋酸)，石英的腐蚀液(氢氟酸)。
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。
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。C，烘干时间为20分钟。
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。
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。
权利要求
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，取出镂空的衬底，清洗，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12(TC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15(TC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l至几十微米之间。
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IO(TC和250至30(TC下烘烤一 个小时。
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。
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11(TC烘烤20分钟。
7、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。
全文摘要
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。
文档编号C08J5/18GK101445614SQ20071017831
公开日2009年6月3日 申请日期2007年11月28日 优先权日2007年11月28日
发明者明 刘, 叶甜春, 朱效立, 谢常青 申请人:中国科学院微电子研究所