一种金属铝膜纳米结构刻蚀方法技术

本发明专利技术提供了一种针对不同颗粒度的金属铝膜的纳米结构刻蚀方法，通过调节BCl3和Cl2的气体比例来调整侧壁的陡直度以及纳米结构的关键尺寸偏差。该方法包括以下步骤：(1)用导热油将铝膜贴在载片上；(2)对铝膜进行刻蚀，其中BCl3和Cl2的气体体积比为0.5～10∶1；(3)刻蚀后的铝膜进行正面冲水清洗。本发明专利技术采用的气体比例调节的方法，能有效控制刻蚀的陡直度，并能稳定控制铝的纳米级关键尺寸和刻蚀深度。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种针对不同颗粒度的金属铝膜的纳米结构刻蚀方法，通过调节BCl3和Cl2的气体比例来调整侧壁的陡直度以及纳米结构的关键尺寸偏差。该方法包括以下步骤：(1)用导热油将铝膜贴在载片上；(2)对铝膜进行刻蚀，其中BCl3和Cl2的气体体积比为0.5～10∶1；(3)刻蚀后的铝膜进行正面冲水清洗。本专利技术采用的气体比例调节的方法，能有效控制刻蚀的陡直度，并能稳定控制铝的纳米级关键尺寸和刻蚀深度。【专利说明】
本专利技术属于光学元器件的制造
，尤其涉及。
技术介绍
金属铝被广泛应用于集成电路中的连线材料、DRAM和flash等存储器以及0.13um以上的逻辑产品中。金属铝刻蚀通常用到以下气体:C12，BCl3, Ar，N2, CHF3^P CH4等。Cl 2作为主要的刻蚀气体与铝发生化学反应，生成的可挥发的副产物AlCl3被气流带出反应腔。BCl3—方面提供BCl 3+，垂直轰击硅片表面，达到各向异性的刻蚀。另一方面，由于铝表面极易氧化成氧化铝，这层自生氧化铝在刻蚀的初期阻隔了 Cl2和铝的接触，阻碍了刻蚀的进一步进行。添加BCl3有利于将这一氧化层还原(Al 203+3BCl3— 2A1C13+3BOCl)，促进刻蚀过程的持续进行。Ar电离生成Ar+，主要是对硅片表面提供物理性的垂直轰击。N2、CHF#P C2H4是主要的钝化气体，队与金属侧壁氮化产生的Al xNy，CHFjP C2H4与光刻胶反应生成的聚合物会沉积在金属侧壁，形成阻止进一步反应的钝化层。 近几年来，随着超大规模集成电路和计算机辅助设计以及光刻技术的发展，一些光学元件受到广泛的关注。其中微偏振片阵列在干涉光的实时相移、微弱可见光图像增强、红外目标识别等领域有广泛的应用潜力。铝膜的纳米结构刻蚀是偏振片阵列制作中的重要部分。刻蚀侧壁的陡直度、纳米尺度刻蚀的偏差直接影响着偏振片的偏振效果，尤其用不同设备制备的具有不同颗粒度的铝膜，其晶粒大小、晶粒取向不同，在采用同一种工艺刻蚀时，往往不会得到最佳的刻蚀效果。 目前铝的刻蚀工艺在半导体微加工领域中较常见，但在光学纳米器件的精细制作中得到应用更需要刻蚀工艺的精准。 专利CN103789768A提供了一种纳米级的铝刻蚀方法，所述方法包括采用0°C以下低温控制工艺的刻蚀工艺，及清洗工艺。但其仅对反应速率进行了较好的调控，并没有能够针对不同颗粒度的Al膜很好地控制刻蚀侧壁的陡直度、纳米级关键尺寸以及刻蚀深度。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供了一种针对不同颗粒度的金属铝膜的纳米结构刻蚀方法，通过调节BClJP Cl 2的气体比例来调整侧壁的陡直度以及纳米结构的关键尺寸偏差。 为达此目的，本专利技术采用以下技术方案: 一种针对不同颗粒度的金属铝膜纳米结构刻蚀方法，根据金属铝膜的颗粒度调节BCljP Cl 2的气体体积比来调整侧壁的陡直度，该刻蚀方法包括以下步骤: (I)用导热油将铝膜贴在载片上； (2)对铝膜进行刻蚀，其中BCljP Cl 2的气体体积比为0.5?10:1，例如0.5:1、1:1、1.5:1、2、2.5:1、3:1、3.5:1、4:1、4.5:1、5:1、5.5:1、6:1、6.5:1、7:1、7.5:1、8:1、 8.5:1、9:1、9.5:1 或 10:1 等，优选 I ?5:1 ; (3)刻蚀后的铝膜进行正面冲水清洗。 Cl2作为主要的刻蚀气体与铝发生化学反应，生成的可挥发的副产物AlCl 3被气流带出反应腔。BCl3—方面提供BCl 3+，垂直轰击硅片表面，达到各向异性的刻蚀。另一方面.添加8(:13可将铝表面形成的氧化层还原(Al 203+3BCl3— 2A1C13+3BOCl)，促进刻蚀过程的持续进行。根据不同颗粒度的铝膜的纳米结构，通过控制BCljP Cl 2的气体体积比，可以有效的调控纳米结构关键尺寸偏差以及光栅结构的侧壁陡直度。 所述步骤(I)中的铝膜由磁控溅射设备、电子束蒸发设备或热蒸发设备制备而成，其厚度为 100nm-150nm，例如 lOOnm、llOnm、120nm、130nm、140nm或 150nm等，蒸镀的基底材料为透明的玻璃。 所述步骤(I)中的销膜的颗粒度为20?10nm,例如20nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm 或 10nm 等。 所述步骤(2)的刻蚀工艺参数为: 温度0°C。 刻蚀压力为0.2 ?0.3Pa，例如 0.2Pa、0.21Pa、0.22Pa、0.23Pa、0.24Pa、0.25Pa、0.26Pa、0.27Pa、0.28Pa、0.29Pa 或 0.3Pa 等。 上电极ICP 功率为 200 ?350W,例如 200W、210W、220W、230W、240W、250W、260W、270W、280W、290W、300W、310W、320W、330W、34W 或 350W 等。 下电极RF 功率为 30 ?60W，例如 30W、35W、40W、45W、50W、55W 或 60W 等。 Cl2流量为 3 ?20sccm，例如 3sccm、4sccm、5sccm、7sccm、9sccm、lOsccm、13sccm、15sccm、17sccm 或 20sccm 等。 BCl3流量为 20 ?30sccm，例如 20sccm、21sccm、22sccm、24sccm、26sccm、28sccm 或30sccm 等。 N2流量为 O ?8sccm，例如 O、lsccm、2sccm、3sccm、4sccm、5sccm、6sccm、7sccm 或8sccm 等。 刻蚀时间为30 ?60s，例如 30s、35s、40s、45s、50s、55s 或 60s 等。 所述步骤⑵中刻蚀所用的掩膜为电子束胶和/或SiNx，例如电子束胶和31乂的复合掩膜。 所述步骤(3)中用超纯水进行正面冲水清洗。 当铝刻蚀完成之后，硅片表面，图形侧壁残留的Cl，会和铝反应生成AlCl3，继而与空气中的水分反应生成HCl，HCl又与Al反应生成AlCl3,如此形成了自循环反应，造成对铝的严重侵蚀，影响了纳米结构的光滑陡直度。因此.在刻蚀工艺完成后，一般会立即浸入超纯水中进行冲洗，稀释冲洗掉所生成的HCl。 由于蒸镀铝膜的基底材料为透明的玻璃，衬底导热性差，刻蚀中会在表面积累热量影响铝的刻蚀稳定性，所以使用导热油涂在基片背面，热量容易从载片台导走。在刻蚀工艺完成后，为了防止铝的二次腐蚀，只需要对样片正面进行冲洗，否则油污污染正面图形。 以上所述的刻蚀方法制备得到的金属铝膜纳米结构。 以上所述的刻蚀方法制备得到的金属铝膜纳米结构的用途，其应用于纳米结构的铝线栅偏振器或光学超振荡镜的制造领域。 与现有技术相比，本专利技术至少具有以下优点: 本专利技术通过调节BClJP Cl 2的气体比例可有效调整纳米结构关键尺寸偏差，使关键尺寸偏差从30nm减少为5nm，以及光栅结构的侧壁陡直度，侧壁陡直度达到90-93度，避免因侧壁斜坡、线条变窄等对光学器件所产生的负面效果。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术实施例1所得的磁控溅射制备颗粒本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属铝膜纳米结构刻蚀方法，其特征在于，该刻蚀方法包括以下步骤：(1)用导热油将铝膜贴在载片上；(2)对铝膜进行刻蚀，其中BCl3和Cl2的气体体积比为0.5～10:1；(3)刻蚀后的铝膜正面冲水清洗。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐丽华，宋志伟，闫兰琴，董凤良，褚卫国，
申请(专利权)人：国家纳米科学中心，
类型：发明
国别省市：北京;11