一种抗氢氟酸腐蚀液腐蚀的金属掩膜制备方法技术

本发明专利技术涉及一种抗腐蚀金属掩膜制备方法，特别是一种抗氢氟酸腐蚀液腐蚀的金属掩膜制备方法。本发明专利技术的目的是解决现有掩膜腐蚀后存在的钻蚀孔、局部翘曲、起皮缺陷等问题。本发明专利技术具体包括如下步骤：ａ．清洗步骤：首先采用氢氟酸双氧水混合液或硫酸双氧水混合液对待镀膜基片腐蚀浸泡，再用兆声清洗基片。ｂ．镀膜步骤：（１）对基片表面Ａｒ离子轰击，（２）在温度１００～２２０℃、溅射气压０．３～０．ｇＰａ、溅射功率１．９～２．５Ｋｗ条件下，使基片表面依次镀Ｃｒ膜和Ｃｕ膜；（３）重复步骤（２）再次在基片表面镀Ｃｒ膜和Ｃｕ膜，形成双层或多层Ｃｒ／Ｃｕ金属掩膜。本发明专利技术有效减少由于微小颗粒及膜层缺陷引起的针孔钻蚀，提高掩膜的附着力，并有效去除了应力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种抗腐蚀金属掩膜制备方法，特别是一种抗氢氟酸腐蚀液腐蚀的 金属掩膜制备方法。
技术介绍
微机电系统常采用晶体材料基片来加工各种微结构器件，其加工工艺流程主要 包括基片清洗、薄膜沉积、光刻、腐蚀等。清洗主要是去除基片表面的各种杂质；薄膜 沉积是在基片表面采用磁控溅射或电子束蒸发等方式沉积金属薄膜，其作用是抵抗腐蚀 液的腐蚀和制作电极、引线；光刻是将结构图形和电极图形转移到基片上；腐蚀是整个 工艺过程中的重要环节，直接影响结构质量和器件性能，通常采用氢氟酸(HF)类腐蚀液 对基片进行化学腐蚀加工，不被腐蚀部分采用抗腐蚀金属掩膜进行保护。抗腐蚀金属掩膜制备是化学腐蚀工序的基础和难点。掩膜制备有两个基本要 求第一，膜层附着力强、应力小，以防止膜层与基底界面处的边缘被破坏或者膜层大 面积失效(如飘起、脱皮、龟裂)；第二，膜层的结构致密，杂质少，以防止腐蚀液透过 膜层空隙及杂质到达基片表面对其进行腐蚀形成钻蚀孔及损伤膜层，从而影响器件的表 面结构质量及膜层的电学性能。影响基片金属膜抗腐蚀性能的因素主要有基片的表面质量及清洗处理、掩膜的 沉积方法、掩膜制备的工艺参数(基片温度、蒸发速率、真空度)等。基片可选用如石 英玻璃或晶体、碱石灰玻璃、7740玻璃等。现有抗腐蚀掩膜制备的基本步骤为清洗和镀 膜，以7740玻璃基底为例，先进行基片的清洗，将双面抛光的玻璃片浸入120°C的浓硫 酸中，加入适量的双氧水清洗lOmin，以去除表面的有机物及颗粒等，然后用去离子水冲 洗、甩干；将基片放入镀膜机中双面磁控溅射TiW/Au。现有抗腐蚀掩膜加工存在两个明显不足一是在腐蚀液中浸泡后掩膜表面存在 钻蚀孔，这是由薄膜的表面缺陷和环境颗粒污染造成的。镀膜前基片清洗过程颗粒的残 留及镀膜过程中颗粒的二次污染，颗粒在基片表面的数量和大小，决定了掩膜表面缺陷 的数量和大小。为了保证掩膜的抗腐蚀性，必须尽量减少掩膜表面缺陷的数量和大小并 严格控制环境颗粒污染；二是化学腐蚀后掩膜表面出现局部翘曲、起皮等典型缺陷。这 主要是由膜层的内应力和附着力造成的，如基片加工残余应力、基片与膜层、两膜层之 间的附着力，膜层残余应力、沉积中材料热膨胀系数不同和温度变化造成的热应力等。 改善基片质量，提高两层薄膜之间、薄膜和基片之间的附着力，降低膜层的残余应力， 减少表面膜层缺陷是提高抗蚀性的关键。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有掩膜腐蚀后存在的钻蚀孔、局部翘曲、起皮缺陷等问 题，提出。本专利技术所采用的技术方案是，包括如下步骤清洗步骤；镀膜步骤；其中所述镀膜步骤中所镀膜为多层膜结构。如上所述的，其中所述清洗步 骤包括兆声清洗的步骤。如上所述的，其中所述清洗步 骤还包括采用氢氟酸双氧水混合液或硫酸双氧水混合液对待镀膜基片腐蚀浸泡的步骤。如上所述的，其中所述腐蚀浸 泡在60 120°C条件下进行，腐蚀浸泡时间为5 10分钟，所述兆声清洗时间为5 15min。如上所述的，其中所述镀膜步 骤具体包括对待镀膜基片表面进行离子轰击的步骤；采用磁控溅射方式对待镀膜基片镀膜的步骤，镀膜条件为温度100 220°C、 溅射气压0.3 0.8Pa、溅射功率1.9 2.5Kw。如上所述的，其中所述镀膜步 骤中的离子轰击为Ar离子轰击，时间为5 lOmin，离子轰击功率70 90w。如上所述的，其中在所述镀膜 步骤后，还包括退火步骤，所述退火步骤在真空退火炉内进行。如上所述的，其中所述镀膜步 骤中多层膜的材料为多层Cr/Cu金属掩膜，多层Cr/Pt金属掩膜或多层Cr/Au金属掩膜。本专利技术的有益效果是1)通过采取多层膜方式，减少由于微小颗粒及膜层缺陷引起的针孔钻蚀。现 有技术中由于基片清洁后残留及外界环境引起的基片表面微小尘埃颗粒，膜层沉积过程 中，靶材的纯度、工艺气体的纯度、腔体的洁净度有限引起的颗粒二次污染，经过腐蚀 液浸泡后不可避免地存在针孔钻蚀；膜层加厚和多次沉积在晶片表面同一位置出现颗粒 和缺陷的概率很小，可以减少由于微小颗粒及膜层缺陷引起的针孔钻蚀。2)通过在清洗过程中加入兆声清洗步骤，可以去除亚微米颗粒。3)通过在晶片清洗中，采用HF酸或硫酸对晶片进行适量腐蚀，增加表面微观粗 糙度的同时，也可以去掉表面加工变质层以及普通清洗难以去除的颗粒污染，加强掩膜 与晶片的机械锁合作用，即提高掩膜的附着力。4)通过使用Ar离子轰击清洗晶片表面，可以去除晶片表面残余的污染物以增加 附着力，提高膜层抗腐蚀能力，增加离子轰击功率可以使晶片表面污染去除更彻底，但 功率过大可使镀膜机真空室壁、工件盘等表面的污染物被溅射出来，晶片表面沉积一层 很薄的浅蓝色膜，影响膜的附着力，轰击功率70 90w较合适。5)通过优化基片烘烤温度提高附着力。镀膜时烘烤温度低，附着力不够强，易 导致侧向钻蚀，温度高附着力强，但热应力大，易导致膜层局部起皮。6)通过选用与基底热膨胀系数相同或接近的膜层材料(如Cr等)，并且优化基 片加热温度，进一步减少热应力。7)通过优化基片温度、溅射功率、工艺气体压力等参数，得到最佳镀膜工艺参 数组合，进一步减小本征应力的产生。8)通过在镀膜步骤后增加退火步骤，可以释放部分应力。 附图说明图1是本专利技术提供的的加工流程 图。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术的一种抗氢氟酸腐蚀液腐蚀的金属掩膜制备方 法进行介绍实施例中待镀膜基片以石英晶体和7740玻璃基片为例，也可对其它基片进行镀膜。实施例1加工流程如图1所示a.清洗采用氢氟酸双氧水混合液，对石英晶体在60 120°C条件下腐蚀浸泡 5 10分钟后，采用兆声清洗5 15min。b.镀膜(1)将清洗好的石英基片放置在磁控镀膜机内，先对基片表面进行5 IOmin的Ar离子轰击，离子轰击功率70 90w ； (2)在温度100 220°C、溅射气压0.3 0.8Pa、溅射功率1.9 2.5Kw条件下，使基片表面依次镀厚度30nm的Cr膜和300nm的 Cu膜；(3)重复步骤(2)再次在基片表面镀厚度30nm的Cr膜和300nm的Cu膜，形成 双层Cr/Cu金属掩膜。也可根据需要重复镀更多层金属掩膜。所述膜的厚度和金属掩膜 的类型可根据实际使用需要决定，是本领域技术人员的公知常识。也可通过重复采用热 蒸发方法进行多层镀膜，热蒸发方法是本领域技术人员的公知常识。c.自然冷却至室温后取出基片，放置真空退火炉内退火。实施例2 a.清洗采用硫酸放入双氧水混合液，对7740玻璃基片在80 120°C条件下， 浸泡腐蚀8 10分钟左右后，采用兆声清洗5 lOmin。b.镀膜(1)将清洗好的玻璃基片放置在磁控镀膜机内，先对玻璃基片表面进行 5 7min的Ar离子轰击，离子轰击功率70 80w ； (2)在100 150°C、0.4 0.8Pa、 1.9 2.3Kw功率条件下，使基片表面依次镀厚度30nm的Cr膜和300nm的Pt膜；(3) 重复步骤(2)再次在基片表面镀厚度30nm的Cr膜和300nm的Pt膜，形成双层Cr/Pt金属掩膜。c.自然冷却至室温后取出基片，放置真空退火炉内退火。实施例3 a.清洗采用硫酸双氧水混合液，对7740玻璃基片在100 120°C条件下浸泡 腐蚀5 7min后，采用兆声清洗5 8mi本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗氢氟酸腐蚀液腐蚀的金属掩膜制备方法，包括如下步骤：清洗步骤；镀膜步骤；其特征在于：所述镀膜步骤中所镀膜为多层膜结构。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：唐琼，杨军，曲蕴杰，李佳，朱建伟，李海燕，杨轶博，张菁华，
申请(专利权)人：北京自动化控制设备研究所，
类型：发明
国别省市：11