[發明專利]一種光刻膠的去除方法

在審

• 申請號: 202210419158.7
• 申請日: 2022-04-21
• 公開（公告）號: CN114879455A
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 姜琪;李興輝;韓攀陽;杜婷;蔡軍;馮進軍
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十二研究所
• 主分類號: G03F7/42
• 分類號: G03F7/42;H01J9/02
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 張雪梅;趙曉丹

本發明公開了一種光刻膠的去除方法，所述光刻膠是在制作屏蔽結構尖錐陣列場發射電子源過程中形成的，所述屏蔽結構尖錐陣列場發射電子源的屏蔽結構為SiO₂/Si₃N₄/SiO₂的多絕緣層夾層結構，該去除方法主要包括以下步驟：步驟一：將帶有光刻膠的基片浸于去膠液中，進行浸泡；步驟二：兆聲清洗；步驟三：氧等離子體刻蝕處理。基于屏蔽結構尖錐陣列場發射電子源特有的絕緣層結構，制作空腔必須依賴長時間干法刻蝕，不僅造成了光刻膠的碳化，而且使柵極孔邊緣的光刻膠粘附性及硬度增加，傳統的去膠工藝均無法順利去除這種牢固且碳化的光刻膠。本發明針對光刻膠的不同區域采用不同的去膠方法，有效解決了這一問題，同時還能保證光刻膠下層材料的完整與完好。

技術領域

本發明涉及真空電子技術領域。更具體地，涉及一種光刻膠的去除方法。

背景技術

相比于在真空器件中應用較為成熟的熱陰極，場發射冷陰極電子源具有即時啟動、室溫工作、電流密度大，易小型化等優勢，在真空器件領域特別是未來太赫茲真空器件的發展中具有良好的應用前景。尖錐陣列型場發射電子源是開發最早，發展和應用最為成熟的場發射電子源，例如雙向沉積工藝制造的Spindt陰極電子源，該場發射電子源的基本結構為基底/發射尖錐/絕緣層/柵極，然而該結構在測試中無法承受高壓大電流，分析其原因為非期望的電子發射順著絕緣層沿絡放電，形成的破壞性電弧導致器件突然失效。現有技術認為，增加屏蔽結構將有助于阻斷沿絡放電。

多絕緣層的屏蔽結構通常采取在傳統的單一SiO₂絕緣層中加入Si₃N₄絕緣層來阻斷沿絡放電，然而SiO₂絕緣層與Si₃N₄絕緣層對于腐蝕液具有不同的腐蝕選擇比。實驗中通常采用的濕法腐蝕液為BOE緩沖液，Si₃N₄在該溶液中的腐蝕速率極慢，所以含有Si₃N₄的絕緣層的屏蔽結構無法依靠濕法腐蝕制作空腔結構，必須依賴干法刻蝕。干法刻蝕一般為氟基氣體，通過產生氟自由基與被刻蝕樣品反應，相較于SiO₂絕緣層，Si₃N₄的干法刻蝕過程也很慢。因此，為了徹底刻蝕掉Si₃N₄絕緣層，刻蝕時間將明顯增加，這就導致了光刻膠的碳化及光刻膠與襯底表面粘附性的增強，陣列區域尤為明顯。現有的方法很難將碳化或粘附牢固的光刻膠去除，而光刻膠的殘留將直接影響后續的尖錐沉積過程，導致尖錐陣列場發射電子源制作的失敗。

目前，真空電子器件微加工領域的光刻膠去除方法主要有兩種，第一種為濕法去膠，常用去膠劑為N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶液。傳統短刻蝕工藝時間下，用該溶液處理20分鐘即可將光刻膠完全溶解；第二種為干法刻蝕，常用氧等離子體對基片進行轟擊并和光刻膠反應，從而去除光刻膠。但是，對于屏蔽結構尖錐陣列場發射電子源，單純依靠NMP溶液無法去除光刻膠，且該結果不隨著時間的延長而發生變化。其次，由于屏蔽結構的獨特性，空腔的上方會存在一部分懸空的柵極，該處的比熱小，單純利用干法等離子體去膠時，小功率無法大面積去膠，大功率又會直接將光刻膠下層的柵極損傷，即干法去膠也不適用去除制備屏蔽結構尖錐陣列場發射電子源過程中形成的光刻膠，同時，基于該電子源的獨特結構及材料特性，無法使用半導體工藝中的H₂SO₄和H₂O₂溶液去除光刻膠，也不能使用HF等溶液清洗。

因此，迫切需要提供一種基于屏蔽結構尖錐陣列場發射電子源的光刻膠的去除方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種光刻膠的去除方法。該方法能夠徹底去除牢固且碳化的光刻膠，同時還能保證光刻膠下層材料的完整和完好。