CN1262460A - X光掩模板制造技术 - Google Patents

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Abstract

一种X光掩模板制造技术,在双面氧化过的硅片上用氢氧化钾溶液从反面刻蚀硅,留下硅膜;在正面光刻图形,刻蚀去其中的二氧化硅;用二氧化硅作为掩膜,进行硅的深层刻蚀,留一定厚度的硅膜作为支撑层,即可获得用硅作为X光阻挡层和支撑层的新型X光掩模板。本发明具有工艺简单,价格低廉,制造周期短,寿命长等优点,无不同材料间的粘结和热膨胀系数的匹配问题,其厚度、侧壁垂直度均达到进行X光深层光刻的技术指标要求。

Description

X光掩模板制造技术
本发明涉及一种新的X光掩模板制造技术，主要用于非硅三维微加工技术的工艺中，属于微电子技术和微机械加工技术领域。
微电子技术的飞速发展，使人类进入了信息时代。而微电子技术的一个重要发展方向就是微型机电系统。由传感器、微执行器和微处理器组成的微型机电系统逐渐成为欧洲、美国、日本等发达国家争先投资开发的热点，它的成功将会象微电子那样给人类生活带来新的革命。微型机电系统的基础是微细加工技术，当前微细机电系统加工技术的研究分为硅微加工技术和非硅微加工技术。八十年代德国开发出来的LIGA技术(德文Lithographie，Galvanoformung和Abformung，中文意思为光刻、电铸和复制)主要用于非硅材料的微加工，利用该技术可加工塑料、陶瓷和金属等各种材料。LIGA技术需同步辐射X光光源和工艺复杂的X光掩模板，该掩模板由X光阻挡层和透X光的支撑层组成，支撑层一般用低X光吸收系数的薄膜组成，阻挡层由X光吸收系数较大的重金属组成，阻挡层厚度要大于10μm，侧壁必须垂直，这样才能保证X光深层光刻的质量。
目前制造常规的X光掩模板首先要制造一块紫外光掩模板，同时，在硅片上制造一层支撑层和金层，用紫外光掩模板通过紫外光刻，刻蚀金，去胶、反向刻蚀等工艺，制造一块金阻挡层厚度约为1～2μm的X光过渡掩模板，再用该X光过渡掩模板，用同步辐射光源进行X光深层光刻，经微电铸、去胶和反向刻蚀后，获得阻挡层厚度约为10～20μm的X光掩模板。F.Yi在MicrosystemTechnologies 1996年第3卷7～9页中描述了常规的X光掩模板制造工艺。这种常规的X光掩模板制造工艺复杂，周期长，掩模板由多种材料组成，容易产生层面间的粘结问题，掩模板寿命短。B.Y.Shew在Microsystem Technologies 1998年第4卷66～68页中，描述了一种低成本的X光掩模板制造工艺，该工艺利用一种负性紫外光刻胶，光刻厚度可达32μm，经金微电铸、去胶、刻蚀钛、铅和反向刻蚀等工艺后，获得金阻挡层厚度达20μm的X光掩模板，该X光掩模板由氮化硅、钛、铅、金等多层材料组成，由于不同材料的热膨胀系数不匹配和层面间的粘结问题，在曝光时掩模板容易损坏。
本发明的目的在于针对现有技术中存在的不足，提供一种工艺简单、价格低廉的新的X光掩模板制造技术。
为实现这样的目的，本发明的技术方案采用硅同时作为X光阻挡层和支撑层。由于硅的X光吸收系数较小，硅的厚度要达到150～200μm才能有效阻挡X光，具体工艺路线如下：
1、首先在双面氧化过的硅片上(约500μm厚)用光刻工艺开一窗口，用反应离子刻蚀机刻去窗口中的二氧化硅，刻蚀气体为CHF3和SF6(100∶2～10)，用20％～40％的氢氧化钾溶液，在60～90℃的温度下，从反面刻蚀掉窗口中300～330μm厚的硅，留170～200μm厚的硅膜；
2、在正面光刻所需的图形，用反应离子刻蚀机刻去图形中的二氧化硅，刻蚀气体为CHF3和SF6(100∶2～10)；
3、用二氧化硅作为掩膜，用感应耦合等离子体刻蚀机进行150～210μm硅的深层刻蚀后，留20～30μm的硅膜作为支撑层，就可获得用硅作为X光阻挡层和支撑层的新型X光掩模板。其中感应耦合等离子体刻蚀速率为1.5～2.5μm/min，侧壁垂直度为90°±0.3°，使用的刻蚀气体为SF6，侧壁保护气体为C4F8。
采用本发明提供的技术制造的X光掩模板全部由硅组成，具有工艺简单，价格低廉，制造周期短，寿命长等优点，无不同材料间的粘结和热膨胀系数的匹配问题，其厚度、侧壁垂直度均达到了进行X光深层光刻的技术指标要求。
下面通过一个具体的实施例来进一步描述本发明的技术方案及其达到的效果。
1、首先在一双面氧化过的0.5mm厚的、直径3英寸硅片上(氧化层厚度0.6μm)用光刻工艺开一直径为40厘米的窗口，用反应离子刻蚀机刻去窗口中的二氧化硅，刻蚀气体为CHF3和SF6(100∶4)，刻蚀速率为50nm/min，刻蚀时间为12分钟，用28％的氢氧化钾溶液，在78℃的温度下，从反面刻蚀掉窗口中330μm厚的硅，留170μm厚的硅膜，该湿法刻蚀速率约为1μm/min；
2、在硅片正面光刻所需的图形，用反应离子刻蚀机刻去图形中的二氧化硅，刻蚀气体为CHF3和SF6(100∶4)，刻蚀速率为50nm/min，刻蚀时间为12分钟；
3、用二氧化硅作为掩膜，用感应耦合等离子体刻蚀机进行150μm硅的深层刻蚀后，留20μm的硅作为支撑层，就可获得用硅作为X光阻挡层和支撑层的新型X光掩模板。其中感应耦合等离子体刻蚀速率为2μm/min，侧壁垂直度为90°±0.3°，使用的刻蚀气体为SF6，侧壁保护气体为C4F8。
此实施例获得的X光掩模板无不同材料间的粘结和热膨胀系数的匹配问题，其厚度、侧壁垂直度均达到了进行X光深层光刻的技术指标要求。用该X光掩模板进行了200μm厚的X光深层光刻工艺，获得了满意的结果。

Claims (1)

1、一种X光掩模板制造技术，其特征在于采用如下工艺路线：
(1)、在双面氧化过、厚约500μm的硅片上用光刻工艺开一窗口，用反应离子刻蚀机刻去窗口中的二氧化硅，刻蚀气体为CHF3和SF6，其比例为100∶2-10，用20％-40％的氢氧化钾溶液，在60～90℃的温度下，从反面刻蚀掉窗口中300～330μm厚的硅，留170～200μm厚的硅膜；
(2)、在硅片正面光刻图形，用反应离子刻蚀机刻去图形中的二氧化硅，刻蚀气体为CHF3和SF6，其比例为100∶2～10；
(3)、用二氧化硅作为掩膜，用感应耦合等离子体刻蚀机进行150～210μm硅的深层刻蚀，刻蚀速率为1.5～2.5μm/min，侧壁垂直度为90°±0.3°，使用的刻蚀气体为SF6，侧壁保护气体为C4F8，留20～30μm的硅膜作为支撑层，即获得用硅作为X光阻挡层和支撑层的X光掩模板。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6841339B2 (en) 2000-08-09 2005-01-11 Sandia National Laboratories Silicon micro-mold and method for fabrication
CN100428055C (zh) * 2003-10-15 2008-10-22 台湾积体电路制造股份有限公司 光刻制程、掩膜版及其制造方法
CN101148765B (zh) * 2006-09-19 2010-05-12 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 硅片蚀刻方法

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