一种石英摆片的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种石英摆片的制备方法，包括：S1、晶圆基材清洗，S2、晶圆正面金属层沉积，S3、晶圆背面金属层沉积，S4、匀胶、曝光，S5、显影，S6、金属层腐蚀，S7、基材腐蚀，S8、取片、存储。晶圆上均匀的设置有若干个摆片，同时可以对多个摆片进行加工，不仅提高了摆片的加工效率，而且提高了摆片质量的一致性。使用光刻工艺对晶圆上沉积金属层进行加工，使得金属层具有掩膜的作用，能够提高产品的加工精度。本发明专利技术采用上述石英摆片的制备方法，能够解决现有的摆片生产效率低、精度低和质量稳定性差的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种石英摆片的制备方法
本专利技术属于石英摆片
，尤其涉及一种石英摆片的制备方法。
技术介绍
石英挠性加速度计是一种机电结合的惯性器件，属于高精度机械式线性加速度计。由于石英挠性加速度计采用挠性制成技术，结构和工艺大大简化，具有高精度、高稳定性、高可靠性等优点，广泛应用于航空、航天、石油勘探等领域。石英摆片是石英挠性加速度计的核心器件，是加速度计中直接感受加速度信号的器件，是加速度计中的敏感元件。石英摆片的性能直接决定着加速度计的性能。现阶段石英摆片的制备，主要是通过传统工艺方法，如镀膜、腐蚀等均是采用工装夹具作为掩膜的方式进行生产。石英摆片在制备过程中，每一片摆片都需要一个单独的工装夹具，每个工装只能固定一个摆片，每次只能对一个摆片进行加工，加工效率低。在腐蚀过程中摆片通过橡胶掩膜遮住不需要腐蚀的部分，暴露在外面的石英被腐蚀成所需的图形，橡胶掩膜通过螺钉固定在工装夹具上，受工装夹具的制约摆片的线条精度很难保证，产品批内、批间尺寸的一致性相对较低，产品精度低、质量稳定性差。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种石英摆片的制备方法，解决现有的摆片生产效率低、精度低和质量稳定性差的问题。为实现上述目的，本专利技术提供了一种石英摆片的制备方法，包括以下步骤：S1、晶圆基材的清洗，选用浓度为96％的浓硫酸和30％的双氧水混合溶液在100℃温度下对晶圆进行清洗，清洗时间为10min，然后用去离子水清洗干净，并用氮气吹干；S2、晶圆正面金属层沉积，将清洗干净的晶圆正面朝上，放入离子束镀膜机中，抽真空，冲入氩气，首先在晶圆上沉积金属铬层，然后再沉积一层金层；S3、晶圆背面金属层沉积，将清洗干净的晶圆背面朝上，放入离子束镀膜机中，抽真空，冲入氩气，首先在晶圆上沉积金属铬层，然后再沉积一层金层；S4、匀胶、曝光，将晶圆进行预加热，预加热完成后使用BP212正性光刻胶对晶圆正面进行匀胶处理，胶层厚度为1.5-3μm，匀胶后对其进行曝光处理；然后对晶圆背面进行匀胶处理，胶层厚度为1.5-3μm，匀胶后对其进行曝光处理；S5、显影，使用5wt‰的氢氧化钾水溶液对晶圆进行显影处理，将掩膜版上的图形转移到晶圆上，显影时间为30-60s；S6、金属层腐蚀，使用碘、碘化钾、水的混合溶液对金层进行腐蚀，腐蚀时间为2-3min；然后使用10wt％的的硝酸铈铵腐蚀液对铬层进行腐蚀，腐蚀时间为1-2min；S7、基材腐蚀，使用浓度为40％的氢氟酸和40％氟化铵按1:1的比例进行混合形成腐蚀液，在70℃的温度下对晶圆进行腐蚀，得到摆片；S8、取片、存储。优选的，所述步骤S1中，浓硫酸和双氧水的体积比为3:1。优选的，所述步骤S2和S3中，抽真空至1×10-3Pa以下，调节氩气流量使离子束镀膜机中真空度维持在1-5Pa之间，然后开始沉积铬和金层。优选的，所述步骤S4中，晶圆的预加热温度为90℃，加热时间为5min。优选的，所述步骤S6中，碘：碘化钾：水＝10g：5g：100ml。优选的，所述步骤S7中，包括以下步骤：S71、外框、支撑梁、摆舌的制备，对经过步骤S4-S6处理后的晶圆进行腐蚀，腐蚀穿整个晶圆，得到外框、支撑梁和摆舌，形成摆片的外形轮廓；S72、定位凸台的制备，在经过步骤S71处理后的外框上对经过步骤S4-S6处理后的晶圆进行腐蚀得到定位凸台，定位凸台的高度为10-20μm；S73、挠性梁的制备，在经过步骤S71处理后的摆舌与外框之间对经过步骤S4-S6处理后的晶圆进行腐蚀得到挠性梁，挠性梁的厚度为20-40μm；S74、金电极制备，在经过步骤S71或S73处理后外框、挠性梁和摆舌上对摆片进行步骤S4-S5处理，并对金电极的轮廓进行S6处理，制备出金电极。优选的，所述晶圆为4寸或6寸的熔融石英晶圆，厚度为400-1000μm。优选的，所述晶圆上均匀的设置有若干个摆片，摆片与晶圆之间通过支撑梁连接。优选的，所述晶圆与摆片之间均匀的设置有3个支撑梁。本专利技术所述的一种石英摆片的制备方法的优点和积极效果是：1、在一个晶圆上面同时制备多个摆片，摆片与晶圆之间通过支撑梁连接，通过晶圆对摆片进行固定，方便摆片的加工；并且可以同时对多个摆片进行加工，提高了摆片的加工效率和质量的稳定性。2、首先在晶圆的表面上沉积铬层和金层，然后再通过匀胶、曝光、显影、金属层腐蚀、晶圆腐蚀的方式制备外框、支撑梁、摆舌、定位凸台和挠性梁，铬层和金层具有掩膜的作用，提高了加工的精度。3、加工时，对晶圆上的摆片同时进行一个工序的加工，等全部摆片完成该工序后再进行下一个工序，有利于提高产品质量的一致性。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为本专利技术一种石英摆片的制备方法实施例的晶圆结构示意图；图2为本专利技术一种石英摆片的制备方法实施例的摆片结构示意图。附图标记1、晶圆；2、摆片；3、支撑梁；4、外框；5、摆舌；6、挠性梁；7、金电极；8、定位凸台。具体实施方式实施例以下将结合附图对本专利技术作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围并不限于本实施例。图1为本专利技术一种石英摆片的制备方法实施例的晶圆结构示意图，图2为本专利技术一种石英摆片的制备方法实施例的摆片结构示意图。如图所示，晶圆1上均匀的设置有若干个摆片2，摆片2与晶圆1之间通过支撑梁3连接。支撑梁3的个数为3个，3个支撑梁3均匀的设置在晶圆1与摆片2之间。在同一个晶圆1上设置多个摆片2，可以同时对对个摆片2进行加工，能够提高摆片2的加工效率，并且有利于提高摆片2质量的稳定性。晶圆1通过支撑梁3与摆片2进行连接，支撑梁3对摆片2具有支撑的作用，并且可以通过晶圆1对摆片2进行固定，方便摆片2的固定，更有利于提高摆片2的加工精度。摆片2包括外框4和摆舌5，摆舌5与外框4之间通过2个挠性梁6连接，挠性梁6位于摆舌5的一端。外框4、挠性梁6和摆舌5上设置有金电极7。外框4上设置有3个对摆舌5具有限位作用的定位凸台8，定位凸台8对摆舌5的运动具有限位的作用，避免发生摆舌5因移动位移较大导致断裂的问题。上述石英摆片的制备方法，包括以下步骤：S1、晶圆1基材的清洗，选用浓度为96％的浓硫酸和30％的双氧水混合溶液在100℃温度下对晶圆1进行清洗，清洗时间为10min，然后用去离子水清洗干净，并用氮气吹干。浓硫酸和双氧水的体积比为3:1。晶圆1为4寸或6寸的熔融石英晶圆1，厚度为400-1000μm。晶圆1的尺寸不仅仅限制于4寸和6寸，还可以为2.5寸、8寸、12寸或其他尺寸的晶圆1。S2、晶圆1正面金属层沉积，将清洗干净的晶圆1正面朝上，放入离子束镀膜机中，抽真空至1×10-3Pa以下，冲入氩气，调节氩气流量使离子束镀膜机中真空度维持本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石英摆片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、晶圆基材的清洗，选用浓度为96％的浓硫酸和30％的双氧水混合溶液在100℃温度下对晶圆进行清洗，清洗时间为10min，然后用去离子水清洗干净，并用氮气吹干；/nS2、晶圆正面金属层沉积，将清洗干净的晶圆正面朝上，放入离子束镀膜机中，抽真空，冲入氩气，首先在晶圆上沉积金属铬层，然后再沉积一层金层；/nS3、晶圆背面金属层沉积，将清洗干净的晶圆背面朝上，放入离子束镀膜机中，抽真空，冲入氩气，首先在晶圆上沉积金属铬层，然后再沉积一层金层；/nS4、匀胶、曝光，将晶圆进行预加热，预加热完成后使用BP212正性光刻胶对晶圆正面进行匀胶处理，胶层厚度为1.5-3μm，匀胶后对其进行曝光处理；然后对晶圆背面进行匀胶处理，胶层厚度为1.5-3μm，匀胶后对其进行曝光处理；/nS5、显影，使用5wt‰的氢氧化钾水溶液对晶圆进行显影处理，将掩膜版上的图形转移到晶圆上，显影时间为30-60s；/nS6、金属层腐蚀，使用碘、碘化钾、水的混合溶液对金层进行腐蚀，腐蚀时间为2-3min；然后使用10wt％的的硝酸铈铵腐蚀液对铬层进行腐蚀，腐蚀时间为1-2min；/nS7、基材腐蚀，使用浓度为40％的氢氟酸和40％氟化铵按1:1的比例进行混合形成腐蚀液，在70℃的温度下对晶圆进行腐蚀，得到摆片；/nS8、取片、存储。/n...

【技术特征摘要】
1.一种石英摆片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、晶圆基材的清洗，选用浓度为96％的浓硫酸和30％的双氧水混合溶液在100℃温度下对晶圆进行清洗，清洗时间为10min，然后用去离子水清洗干净，并用氮气吹干；
S2、晶圆正面金属层沉积，将清洗干净的晶圆正面朝上，放入离子束镀膜机中，抽真空，冲入氩气，首先在晶圆上沉积金属铬层，然后再沉积一层金层；
S3、晶圆背面金属层沉积，将清洗干净的晶圆背面朝上，放入离子束镀膜机中，抽真空，冲入氩气，首先在晶圆上沉积金属铬层，然后再沉积一层金层；
S4、匀胶、曝光，将晶圆进行预加热，预加热完成后使用BP212正性光刻胶对晶圆正面进行匀胶处理，胶层厚度为1.5-3μm，匀胶后对其进行曝光处理；然后对晶圆背面进行匀胶处理，胶层厚度为1.5-3μm，匀胶后对其进行曝光处理；
S5、显影，使用5wt‰的氢氧化钾水溶液对晶圆进行显影处理，将掩膜版上的图形转移到晶圆上，显影时间为30-60s；
S6、金属层腐蚀，使用碘、碘化钾、水的混合溶液对金层进行腐蚀，腐蚀时间为2-3min；然后使用10wt％的的硝酸铈铵腐蚀液对铬层进行腐蚀，腐蚀时间为1-2min；
S7、基材腐蚀，使用浓度为40％的氢氟酸和40％氟化铵按1:1的比例进行混合形成腐蚀液，在70℃的温度下对晶圆进行腐蚀，得到摆片；
S8、取片、存储。


2.根据权利要求1所述的一种石英摆片的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，浓硫酸和双氧水的体积比为3:1。


3.根据权利要求1所述的一种石英摆片的制备方法，其特征在于：所述步骤S2和S3中，抽真空至1×10-3Pa以下，调节氩气流量使...

【专利技术属性】
技术研发人员：王立会，陈天平，李克光，韩红宾，郭星，
申请(专利权)人：保定开拓精密仪器制造有限责任公司，
类型：发明
国别省市：河北;13