本發(fā)明涉及微納加工設(shè)備，具體而言，涉及一種高分子聚合物薄膜的圖形化方法。

背景技術(shù)：

1、高分子聚合物薄膜在光電子器件、生物醫(yī)學(xué)器件等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。其中，高分子聚合物波導(dǎo)器件是一種重要的光電子器件，它具有低損耗、低成本、易于集成等優(yōu)點。高分子聚合物波導(dǎo)器件通常由包覆層+高分子聚合物層+包覆層的三明治結(jié)構(gòu)組成，包覆層和高分子聚合物層的材料可以是pdms(polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷)、pmma(polymethylmethacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)等，其中高分子聚合物層作為芯層，需要進行圖形化工藝，以形成所需的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。

2、目前，高分子聚合物波導(dǎo)器件的圖形化工藝主要有兩種：一種是使用光刻膠作為刻蝕掩模，另一種是使用硬質(zhì)掩膜作為刻蝕掩模。使用光刻膠作為刻蝕掩模的工藝流程較簡單，但是由于光刻膠本身具有較低的刻蝕選擇比和較差的分辨率，難以滿足高分子聚合物波導(dǎo)器件對最小特征尺寸和邊緣精度的要求。使用硬質(zhì)掩膜作為刻蝕掩模的工藝流程較復(fù)雜，但是可以提高刻蝕選擇比和分辨率，制備出更精細和更平滑的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。

3、目前常用的硬質(zhì)掩膜制備有兩種方法剝離法和刻蝕法。在剝離法中去通常采用常規(guī)的有機剝離液去除硬質(zhì)掩膜材料層，而高分子聚合物層(如pmma)易溶于常規(guī)的有機剝離液，在去除硬質(zhì)掩膜材料層時，容易造成高分子聚合物層溶解于剝離液，致使高分子聚合物層遭到破壞。

4、刻蝕法是指在高分子聚合物薄膜上整面制備硬質(zhì)掩膜材料層(如金屬鍍層或氧化物薄膜層)，然后使用光刻膠對硬質(zhì)掩膜材料層進行圖形化，并使用干法刻蝕設(shè)備(如ibe(ion?beam?etching,離子束刻蝕)、rie(reactive?ion?etching,反應(yīng)離子刻蝕)或icp(inductive?coupled?plasma?emission?spectrometer,電感耦合等離子體)等)對其進行刻蝕，得到硬質(zhì)掩模，再以該硬質(zhì)掩模為掩膜，對高分子聚合物層進行刻蝕，最后去除硬質(zhì)掩模。該方法的不足之處在于，當(dāng)硬質(zhì)掩膜完成圖形化后，需要去除光刻膠。若采用濕法去除光刻膠，同樣常規(guī)的去膠溶劑(如丙酮、乙醇和nmp(n-methylpyrrolidone,n-甲基吡咯烷酮)等)也會破壞高分子聚合物層。若采用干法去除光刻膠，由于高分子聚合物(如pmma)本身可以作為光刻膠，所以在干法去除硬質(zhì)掩模上的光刻膠時，曝露在外的高分子聚合物層會隨光刻膠一同去除或表面損傷。

5、綜上所述，現(xiàn)有的使用硬質(zhì)掩膜作為刻蝕掩模的高分子聚合物薄膜的圖形化方法都存在一定的缺陷和不足，難以保證高分子聚合物芯層的圖形化質(zhì)量。因此，急需提供一種新的使用硬質(zhì)掩膜作為刻蝕掩模的高分子聚合物薄膜的圖形化方法，以解決上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于提供一種高分子聚合物薄膜的圖形化方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中高分子聚合物薄膜的圖形化質(zhì)量差的問題。

2、為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種高分子聚合物薄膜的圖形化方法，包括：在高分子聚合物薄膜層上形成預(yù)設(shè)厚度h0的硬質(zhì)掩膜材料層；在硬質(zhì)掩膜材料層上形成具有預(yù)設(shè)形狀的光刻膠層，光刻膠層具有覆蓋區(qū)域和裸露區(qū)域；對裸露區(qū)域內(nèi)的硬質(zhì)掩膜材料層進行刻蝕，并刻蝕第一預(yù)設(shè)深度h1，第一預(yù)設(shè)深度h1小于預(yù)設(shè)厚度h0；去除光刻膠層；對硬質(zhì)掩膜材料層進行整面刻蝕，并刻蝕第二預(yù)設(shè)深度h2；對裸露的高分子聚合物薄膜層進行刻蝕；對硬質(zhì)掩膜材料層進行去除，形成具有預(yù)設(shè)形狀的高分子聚合物薄膜層；其中，第二預(yù)設(shè)深度h2、第一預(yù)設(shè)深度h1和預(yù)設(shè)厚度h0之間滿足h2＝h0-h1。

3、進一步地，在高分子聚合物薄膜層上形成預(yù)設(shè)厚度h0的硬質(zhì)掩膜材料層的過程之前還包括：在襯底層上形成第一包覆層；在第一包覆層上形成高分子聚合物薄膜層。

4、進一步地，在襯底層上形成第一包覆層的過程中，采用涂布的方式形成第一包覆層。

5、進一步地，在第一包覆層上形成高分子聚合物薄膜層的過程中，采用涂布的方式形成高分子聚合物薄膜層。

6、進一步地，在對硬質(zhì)掩膜材料層進行去除，形成具有預(yù)設(shè)形狀的高分子聚合物薄膜層的過程之后還包括：在高分子聚合物薄膜層上形成第二包覆層。

7、進一步地，第一包覆層、第二包覆層和高分子聚合物薄膜層的材料包括丙烯酸樹脂、聚二甲基硅氧烷、聚酰亞胺中的至少一種。

8、進一步地，在高分子聚合物薄膜層上形成第二包覆層的過程中，采用涂布的方式形成第二包覆層。

9、進一步地，在高分子聚合物薄膜層上形成預(yù)設(shè)厚度h0的硬質(zhì)掩膜材料層的過程中，采用磁控濺射方式或熱蒸發(fā)方式形成硬質(zhì)掩膜材料層。

10、進一步地，對硬質(zhì)掩膜材料層的刻蝕次數(shù)大于等于兩次。

11、進一步地，在對裸露區(qū)域內(nèi)的硬質(zhì)掩膜材料層進行刻蝕，并刻蝕第一預(yù)設(shè)深度h1，第一預(yù)設(shè)深度h1小于預(yù)設(shè)厚度h0的過程中，對裸露區(qū)域內(nèi)的硬質(zhì)掩膜材料層進行至少一次刻蝕，其中，對裸露區(qū)域內(nèi)的硬質(zhì)掩膜材料層進行多次刻蝕時，多次累計刻蝕第一預(yù)設(shè)深度h1；和/或在對硬質(zhì)掩膜材料層進行整面刻蝕，并刻蝕第二預(yù)設(shè)深度h2的過程中，對硬質(zhì)掩膜材料層進行整面刻蝕進行至少一次刻蝕，其中，對硬質(zhì)掩膜材料層進行整面刻蝕進行多次刻蝕時，多次累計刻蝕第二預(yù)設(shè)深度h2。

12、進一步地，硬質(zhì)掩膜材料層包括金屬鍍層和氧化物薄膜層中的至少一種。

13、應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，高分子聚合物薄膜的圖形化方法包括：在高分子聚合物薄膜層上形成預(yù)設(shè)厚度h0的硬質(zhì)掩膜材料層；在硬質(zhì)掩膜材料層上形成具有預(yù)設(shè)形狀的光刻膠層，光刻膠層具有覆蓋區(qū)域和裸露區(qū)域；對裸露區(qū)域內(nèi)的硬質(zhì)掩膜材料層進行刻蝕，并刻蝕第一預(yù)設(shè)深度h1，第一預(yù)設(shè)深度h1小于預(yù)設(shè)厚度h0；去除光刻膠層；對硬質(zhì)掩膜材料層進行整面刻蝕，并刻蝕第二預(yù)設(shè)深度h2；對裸露的高分子聚合物薄膜層進行刻蝕；對硬質(zhì)掩膜材料層進行去除，形成具有預(yù)設(shè)形狀的高分子聚合物薄膜層；其中，第二預(yù)設(shè)深度h2、第一預(yù)設(shè)深度h1和預(yù)設(shè)厚度h0之間滿足h2＝h0-h1。

14、通過在硬質(zhì)掩膜材料層形成預(yù)設(shè)形狀的光刻膠層，一部分硬質(zhì)掩膜材料層被光刻膠層覆蓋，而另一部分硬質(zhì)掩膜材料層則裸露在外部，以便于后續(xù)對裸露區(qū)域內(nèi)的硬質(zhì)掩膜材料層進行刻蝕。在對位于裸露區(qū)域內(nèi)的硬質(zhì)掩膜材料層進行刻蝕時，對硬質(zhì)掩膜材料層的刻蝕深度小于硬質(zhì)掩膜材料層的厚度，以留有部分硬質(zhì)掩膜材料對高分子聚合物薄膜層進行保護。由于裸露區(qū)域留有部分硬質(zhì)掩膜材料，在去除光刻膠層時，并不會對高分子聚合物薄膜層造成損壞，有利于高分子聚合物薄膜層的完整性。由于位于裸露區(qū)域內(nèi)的硬質(zhì)掩膜材料層與位于覆蓋區(qū)域內(nèi)的硬質(zhì)掩膜材料層具有高度差，在去除光刻膠層后也可將位于裸露區(qū)域內(nèi)的硬質(zhì)掩膜材料層準確地去除形成具有預(yù)設(shè)形狀的掩膜板，然后對高分子聚合物薄膜層進行刻蝕。由于在對高分子聚合物薄膜層進行刻蝕之前，沒有對高分子聚合物薄膜層造成任何傷害，有效提高了高分子聚合物薄膜層圖形化的質(zhì)量，有利于制備出更精細和更平滑的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，滿足了高分子聚合物波導(dǎo)器件對最小特征尺寸和邊緣精度的要求。