[发明专利]一种抗氢氟酸腐蚀液腐蚀的金属掩膜制备方法

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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℃的浓硫酸中，加入适量的双氧水清洗10min，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。

发明内容

本发明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，提出一种抗氢氟酸腐蚀液腐蚀的金属掩膜制备方法。

本发明所采用的技术方案是：

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；

其中：

所述镀膜步骤中所镀膜为多层膜结构。

如上所述的一种抗氢氟酸腐蚀液腐蚀的金属掩膜制备方法，其中：所述清洗步骤包括兆声清洗的步骤。

如上所述的一种抗氢氟酸腐蚀液腐蚀的金属掩膜制备方法，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。

如上所述的一种抗氢氟酸腐蚀液腐蚀的金属掩膜制备方法，其中：所述腐蚀浸泡在60～120℃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。

如上所述的一种抗氢氟酸腐蚀液腐蚀的金属掩膜制备方法，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℃、溅射气压0.3～0.8Pa、溅射功率1.9～2.5Kw。

如上所述的一种抗氢氟酸腐蚀液腐蚀的金属掩膜制备方法，其中：所述镀膜步骤中的离子轰击为Ar离子轰击，时间为5～10min，离子轰击功率70～90w。

如上所述的一种抗氢氟酸腐蚀液腐蚀的金属掩膜制备方法，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。

如上所述的一种抗氢氟酸腐蚀液腐蚀的金属掩膜制备方法，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。

本发明的有益效果是：