文档介绍：第五章其它微细加工技术
本节着重讨论化学刻蚀和化学抛光的微细加工方法。化学刻蚀是以照相制版技术为基础发展起来的一种加工方法。它适用于对厚度从数十微米到数百微米的薄片或几微米乃至亚微米的薄膜进行打孔、开槽、雕刻等微细加工。这种方法不会出现加工变形、加工硬化、飞边和毛刺等现象,而且不受材料硬度的限制,因此在精密电子器件及精密机械零件的生产中获得广泛的应用。化学抛光能有选择地溶解材料表面上那些微小的凸出部分。采用此法的设备简单,且被抛光的零件尺寸和数量只受抛光槽大小的限制,因此适于大面积抛光和在多件处理的情况下使用,也可对各种半导体材料进行抛光。
第一节化学方法的微细加工
一、化学刻蚀
金属材料和强酸碱等刻蚀液一经接触,由于发生氧化还原反应而被溶解。当将表面上覆有光刻胶图形的材料和刻蚀液接触时,没有受到光刻胶保护的地方渐渐洼了下去,不久就穿透成为窗口。若使刻蚀一直进行到窗口部分的尺寸达到所要求的大小为止,就能得到符合规格的产品。作为铁、铜、不锈钢等常用材料的刻蚀液,广泛使用三氯化铁(FeCl3)。各种材料的刻蚀液如表1—2所示。
侧面刻蚀”或“钻蚀”
刻蚀不仅沿厚度方向,而且也沿横方向进行,一般称为“侧面刻蚀”或“钻蚀”。
由于存在侧面刻蚀,使刻蚀成的窗口常比光刻胶窗口尺寸大些。为了修正,就要从设计值中减去刻蚀余量。刻蚀余量的大小与被加工材料、刻蚀液的种类及被加工材料的厚度等许多因素有关,须用实验来确定。侧面刻蚀越小,刻蚀系数越大,则刻蚀部分的侧面越陡,因此产品尺寸的精度就越稳定。
双面刻蚀
双面刻蚀比单面刻蚀的侧面刻蚀量明显减少,故可使刻蚀系数得到改善,且还具有使刻蚀时间缩短一半的优点。因此,当需要加工贯通窗口时,往往进行双面刻蚀
刻蚀的方式对于刻蚀系数有很大的影响。静止的刻蚀液,因循环不善,故反应也迟钝。如果用一定压力进行喷吹,则因反应面上刻蚀液的供给状况获得改善而使刻蚀的速度提高,则刻蚀系数也相应增加。因此:最近广泛使用一种用泵加压,使刻蚀液以喷嘴喷出的喷雾刻蚀机。在这类机械中加工材料有垂直夹持的,也有水平夹持的,两者都能从两面喷射刻蚀液,而且喷射时喷嘴作扇状摆动,以便对全部加工面进行均匀的刻蚀。
将表面覆盖有光刻胶图形的材料放进电解液中,接到阳极上,再以铅等作阴极进行电解,就会因阳极氧化作用而产生刻蚀(图1—10)。这种加工方法只能加工金属材料,并采用表1—3的电解液。此法的技术难点较多,例如难以使电流密度保持均匀;由于过电压作用,被加工材料的刻蚀面会被钝化,因而会使刻蚀停止等,故不适于批量生产。但若采用与电解抛光相近的条件进行处理,则能得到非常光滑的刻蚀表面,其侧面刻蚀量与一般化学刻蚀大致相同。
3 .剥膜与精整
如果窗口部分的尺寸通过刻蚀达到了规定的尺寸,就要进行充分的水洗,以便把刻蚀液全部除去,并立即进入剥膜液中。对水溶液性光致光刻胶使用的剥膜液是加热的碱溶液,而溶剂型光致光刻胶则使用规定的溶剂剥膜液。光刻胶一经和剥膜液接触便很容易分离或溶解,所以用水洗既能彻底地将光刻胶的残渣或药品残渣除去,此后再甩去水分并用热风干燥。如果使用的是表面易于被氧化的材料,则在浸渍了热水和酒精之后即进行干燥,便能得到没有水迹的清洁表面。