光刻技术在金属板片刻蚀上的应用

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1、第36卷第1期火箭推进Vol.36,№.12010年2月JOURNALOFROCKETPROPULSIONFeb.2010光刻技术在金属板片刻蚀上的应用宁建华（西安航天动力研究所，陕西西安710100）摘要：介绍了应用双面自对准光刻技术刻蚀金属板片的工艺原理、方法、工艺参数的选取原则以及双面自对准光刻模具设计准则，该项技术已成功应用于液体火箭发动机层板喷注器和膜片阀的研制和生产之中。关键词：光刻技术；层板喷注器；膜片阀中图分类号：V434文献标识码：A文章编号：(2010)01-0054-04Applicati

2、onofphotoetchingtechniqueinmetaldiaphragmNingJianhua（Xi'anAerospacePropulsionInstitute,Xi'an710100,China）Abstract：Technologyprinciple,methodandprincipleofparametersdetermiantionofdouble-faceself-aligningphotoetchingtechnologyinmetaldiaphragmwereintroducedint

3、hispaper.Thetechniquehasbeenappliedinplateletinjectoranddiaphragmvalveofliquidrocketengines.Keywords：photoetchingtechnique；plateletinjector;diaphragmvalve片阀金属膜片刻痕也是采用单／双面自对准光刻工0引言艺完成。层板喷注器由精确分布着异型孔的多层金属1光刻工艺简述板片组成，金属板片型孔的双面精密加工是采用光刻工艺完成的。液体推进剂预包装贮箱上的膜电子信息技术日

4、新月异，迅猛发展，究其原收稿日期：2009-11-05；修回日期：2009-12-18。作者简介：宁建华（1964—），男，研究员，研究领域为光刻技术。第36卷第1期宁建华：光刻技术在金属板片刻蚀上的应用55因是由于半导体工业集成电路设计和制造水平在半导体工业电子和微电子领域是在半导体材不断提升和发展，而制造半导体集成电路的核心料正面制造器件和集成电路的，因此所采用的光和关键技术就是光刻工艺。光刻工艺技术本身也刻为单面光刻。层板喷注器、膜片阀膜片等均为在不断发展和更新。金属板片光刻技术是交叉性双面自对准光刻，以

5、获得良好的使用性能。目前的边缘学科，是一种将图形精确复制和刻蚀技术金属板片上双面自动对准精度为0.1μm。相结合的综合性超精密加工工艺技术，该项技术层板喷注器光刻工序流程见图1。将微电子领域的光刻技术与精密微机械加工技术相结合，形成了超精密加工，加工精度在微米量级，是MEMS的核心工艺技术。其工艺过程是：先用照像复印的方法，采用400nm均匀平行紫外图1层板喷注器光刻工艺流程光束，将光刻掩模上的图形精确地复印到涂在待Fig.1Flowchartofplateletinjectorphotoetchingproc

6、ess刻蚀材料表面的光刻胶上面，然后在光刻胶的保护下对待刻蚀的材料进行选择性化学刻蚀，从而半导体工业的光刻与金属板光刻比较，各有在待刻蚀材料上得到所需要的几何型孔。特点，见表1。表1光刻技术应用比较Tab.1Comparisonofphotoetchingtechniqueapplications半导体工业的光刻金属板光刻光刻的材料半导体材料，如：单晶硅、单晶锗、砷化镓等金属材料，如：不锈钢、钛合金等光刻对准形式单面套刻双面自对准光刻、单／双面自对准光刻。胶膜薄，几百A；单面涂胶厚，μm量级；双面涂胶。刻蚀深度

7、A量级，不刻透0.1～0.5mm，刻透／不刻透产品半导体器件、集成电路、计算机芯片等层板喷注器板片、金属膜片等加工精度亚微米／纳米量级微米量级双面自对准以及单／双面自对准是通过专门设2双面光刻原理及流程计的光刻模具实现的，光刻时，只要将涂覆并经过前烘的金属板片安装于该模具中，在光刻机上双面自对准光刻工艺原理见图2所示。即可自动实现双面自对准光刻。光刻流程见图3。图2双面自对准光刻工艺原理简图Fig.2Schematicofdouble-faceself-aligning图3光刻流程图photoetchingpr

8、incipleFig.3Flowchartofphotoetchingprocess56火箭推进2010年2月4．1化学清洗3光刻模具设计金属板片光刻为超精密加工技术，光刻图形。转移精度为A量级，即原子、分子间距尺度量光刻模具设计包括：夹具设计和版图设计。级，为了实现高精度精细加工，金属板片表面必夹具设计为机械图纸设计，版图设计则要按照版须为原子洁净表面状态，为此，对金属板片必须图设计