一种粘性光刻胶膜的除泡方法

技术领域

本发明涉及真空电子技术领域。更具体地，涉及一种粘性光刻胶膜的除泡方法。

背景技术

随着太赫兹真空器件工作频率的不断提高，其零部件的尺寸已缩小至几十微米量级，对表面粗糙度也提出了更高要求。为满足尺寸精度和表面光洁度的要求，引入微加工手段来制作真空电子器件的慢波结构，这种结构的主要特点是绝对深度大，要求胶膜厚度在几百微米，为达到符合要求的光刻胶厚度，必须选择流动性很弱的高粘度光刻胶。这类光刻胶在运输和使用过程中很容易产生气泡并积累，运输中的气泡可通过静置来缓解，但使用过程中产生的气泡是极难通过静置来消除的，未消除掉的气泡会直接影响光刻胶的成型质量，导致胶膜厚度不均匀以及胶膜缺陷增多。

对于树脂中的气泡，一般而言有几种去除方法，比如在烘箱中一定温度进行烘烤处理，但是对于厚膜来说，烘箱的烘烤过程会使胶膜产生表面的硬壳；另一种是底部加热，该工艺和光刻胶的前烘步骤相吻合，一般在热板上进行，实验中发现少量气泡会随着升温过程自行消除；还有些光刻胶可以在前烘过程中辅助尖状物品戳破气泡(如SU-8 2150)。但是对于RD-2000系列光刻胶形成的胶膜，这些方法均无法彻底去除其气泡。因此，急需其他的方法来进一步解决这类高粘度光刻胶在使用过程中的气泡问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的主要目的是提供一种粘性光刻胶膜的除泡方法，该方法采用瞬时高温源定点刺激气泡破裂，能够彻底去除胶膜缺陷，获得干净完好的光刻胶膜，保证光刻图形的高质量转移。

为达到上述目的，本发明提供了一种粘性光刻胶膜的除泡方法，包括以下步骤：

在样品上涂覆粘性光刻胶，形成胶膜，在50℃-70℃下进行前烘，在前烘10min-15min时利用高温热源在气泡上方快速处理。

在本发明的方法中，气泡在前烘温度为50℃-70℃下升温10min-15min时处理，此步骤是气泡消除的关键，作用在于刚开始升温，胶膜受热流动性增加，且溶剂仅少量挥发，胶膜整体未固化，气泡活跃性较强，此时高温定点刺激除气泡更为有效。

进一步，所述粘性光刻胶为RD-2000系列光刻胶。其中，RD-2000系列的光刻胶如RD-2150、RD-2050，其粘度较大能够满足慢波结构对光刻胶膜的绝对深度大的需求。

进一步，所述胶膜的厚度为200μm-400μm。该厚度的胶膜可保证在高温源刺激气泡破裂后胶膜无形变，气泡破裂处可自行整平。

示例性地，胶膜的厚度为200μm-400μm，光刻胶可选择刮涂或旋涂的方式来涂覆，胶膜的厚度为300μm-400μm，光刻胶优选刮涂的方式。

进一步，所述高温热源的温度在1000℃-1300℃范围内。

进一步，所述高温热源为直冲打火机或小型热焊枪。其中，选择小范围热源去除气泡，能精准作用在气泡正上方。此外，可以理解，当使用直冲打火机时，利用火焰的外焰靠近气泡，可精准除泡。

所述打火机为普通日用直冲打火机，其长宽高一般均在20mm-70mm范围，例如直冲打火机华酷H7、H15；所述小型热焊枪满足温度要求和直冲火焰精准作用样品即可。

进一步，所述快速处理所用时间不超过5s。其中，5s以内的时间足够使气泡受热破裂，延长时间反而损伤胶膜。

进一步，所述涂覆粘性光刻胶的目的是制作行波管用折叠波导慢波结构。

进一步，所述前烘之前还包括静置，使粘性光刻胶自流平修整。

进一步，所述静置的时间为8min-10min。

进一步，快速处理之后，继续在热板上进行阶梯温度前烘，一般阶梯升温至85℃-110℃，保温至胶膜完全成型，随后自然冷却。优选为升温至80℃-90℃烘烤一定时间，再升温至100℃-110℃烘烤一定时间。

另外，如无特殊说明，本发明所记载的任何范围包括端值以及端值之间的任何数值以及端值或者端值之间的任意数值所构成的任意子范围。

本发明的有益效果如下：

1、慢波结构绝对深度大，必须选择流动性很弱的高粘度光刻胶，因此，其制备工艺更易产生气泡并积累，且常规方法很难快速无损的去除气泡，针对这一难题，本发明采用瞬时高温定点刺激气泡破裂的方案，能够快速彻底去除粘性光刻胶膜中的气泡，并获得干净完好的光刻胶膜，从而保证光刻图形的高质量转移。

2、本发明提供的方法具有普适性，对基板无特殊要求，适用于硅片、金属等各类基板。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出高粘度光刻胶产生气泡的过程；

图2示出光刻胶涂覆完成后含气泡的样品状态；

图3示出试验例1未对胶膜进行额外处理，只利用热板进行前烘的样品形貌；

图4示出试验例2烘箱处理2s胶膜的形貌；

图5示出试验例3烘箱处理1min胶膜的形貌；

图6示出试验例4不预热直接高温热源处理胶膜的形貌；

图7示出试验例5利用尖状物处理气泡的胶膜形貌；

图8示出实施例1通过瞬时高温源定点刺激后的胶膜形貌；

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

本发明所有原料，其来源和简称均属于本领域常规来源和简称，在其相关用途的领域内均是清楚明确的，本领域技术人员根据简称以及相应的用途，能够从市售中购买得到或常规方法制备得到。

为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点而不是对本发明专利要求的限制。

试验例1

一种粘性光刻胶膜的除泡方法，包括以下步骤：

第一步：准备4英寸，厚度为10mm的无氧铜片，刮涂350μm的RD-2150光刻胶，该过程产生气泡情况见图1-2所示。

第二步：热板预热至60℃，将无氧铜片放置在热板上烘烤10min。

第三步：升高温度至80℃烘烤15min，随后再升温至100℃继续烘烤2h，之后自然冷却，完成前烘。

结果：如图3所示，仅利用热板的温度无法彻底去除粘性光刻胶膜中的气泡，部分气泡会缩小但不会消失。

试验例2

一种粘性光刻胶膜的除泡方法，包括以下步骤：

第一步：准备4英寸，厚度为10mm的无氧铜片，刮涂350μm的RD-2150光刻胶。

第二步：热板预热至60℃，将样品放置在热板上烘烤10min。

第三步：放入250℃烘箱中处理2s，随后转移至热板上。

第四步：升高热板温度至80℃烘烤15min，随后再升温至100℃继续烘烤2h，之后自然冷却，完成前烘。

结果：如图4所示，本例利用烘箱处理，气泡未发生任何变化，表明该方法无法去除粘性光刻胶膜中的气泡。

试验例3

一种粘性光刻胶膜的除泡方法，包括以下步骤：

第一步：准备4英寸，厚度为10mm的无氧铜片，刮涂350μm的RD-2150光刻胶。

第二步：热板预热至60℃，将样品放置在热板上烘烤10min。

第三步：放入250℃烘箱中处理1min，随后转移至热板上。

第四步：升高热板温度至80℃烘烤15min，随后再升温至100℃继续烘烤2h，之后自然冷却，完成前烘。

结果：如图5所示，1min的烘箱高温环境烘烤直接导致胶膜剧烈收缩变硬，气泡也直接固化，光刻胶膜已无法正常使用。

试验例4

一种粘性光刻胶膜的除泡方法，包括以下步骤：

第一步：准备4英寸，厚度为10mm的无氧铜片，刮涂350μm的RD-2150光刻胶。

第二步：不在热板上烘烤，直接利用打火机精准的在气泡正上方高温处理2s。

第三步：升高热板温度至60℃，将样品放至其上烘烤10min，升高热板温度至80℃烘烤15min，随后再升温至100℃继续烘烤2h，之后自然冷却，完成前烘。

结果：气泡很难破裂，且由于此时胶膜流动性不强，少量破裂的气泡位置胶膜表面很难整平，如图6。

试验例5

一种粘性光刻胶膜的除泡方法，包括以下步骤：

第一步：准备4英寸，厚度为10mm的无氧铜片，刮涂350μm的RD-2150光刻胶。

第二步：热板预热至60℃，将样品放置在热板上烘烤10min。

第三步：利用针尖或刀尖戳气泡。

结果：随着针的刺穿，气泡位置发生移动但并不会破裂，如图7。

基于以上探究本发明首次提出高温热源定点刺激气泡的策略，并提供以下实施例。

实施例1

第一步：准备4英寸，厚度为10mm的无氧铜片，刮涂350μm的RD-2150光刻胶。

第二步：热板预热至60℃，将样品放置在热板上烘烤10min。

第三步：利用直冲打火机精准的在气泡正上方高温处理2s，气泡破裂。

第四步：升高温度至80℃烘烤15min，随后再升温至100℃继续烘烤2h，之后自然冷却，完成前烘。

如图8所示，本例利用瞬时高温源定点刺激后可以彻底去除气泡。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。