專(zhuān)利名稱(chēng)：一種光刻掩膜版及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用PECVD SiC制作的掩膜版，直接用于替代傳統(tǒng)的光刻膠光刻的技術(shù)，屬于微納電子領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
從上世紀(jì)60年代開(kāi)始，微納米技術(shù)除了用于集成電路外，還開(kāi)始應(yīng)用于各種微機(jī)械的加工。近20 30年來(lái)，微機(jī)電系統(tǒng)(MEMQ蓬勃發(fā)展，涌現(xiàn)出大量微加工的傳感器和執(zhí)行器。隨著這些微機(jī)械器件更多的應(yīng)用于各種物理環(huán)境，如航空航天、國(guó)防導(dǎo)彈、生物醫(yī)學(xué)等方面，器件對(duì)于材料種類(lèi)的需求越來(lái)越高，包括鈦(Aimi MF, Rao MP, Macdonald NC, et al，NATURE MATERIALS Vol.3 Iss. 2 :103-105，F(xiàn)EB 2004), Parylene (Liu C, ADVANCEDMATERIALS Vol. 19 Iss. 22 :3783-3790,Published :N0V 19 2007),Polyimide(Ma H, Jen AKY, Dalton LR, ADVANCED MATERIALS Vol. 14 Iss. 19 :1339-1365, OCT 2 2002) 等。材料的改變導(dǎo)致加工工藝需要隨著變化，比如在一些柔性襯底或作過(guò)單分子表面處理的材料上不能甩膠。如果完全依賴(lài)于傳統(tǒng)的硅微加工工藝，加工的困難會(huì)越來(lái)越大。這就意味著，需要一些靈活的加工技術(shù)來(lái)與傳統(tǒng)硅微加工工藝形成互補(bǔ)。另外，微加工器件的尺寸逐漸向納米靠近，傳統(tǒng)的紫外光刻工藝快走到盡頭，必須求助于更精細(xì)，然而也更昂貴的設(shè)備，如深紫外光刻(DUV) (Silverman, P. J. Intel Technol. J. 2002，06 (2)，55-61.)，電子束光亥丨J (EBL) (McCord, Μ. A. ；Rooks, Μ. J. Electron Beam Lithography. In SPIE Handbook ofMicrolithography, Micromachining and Microfabrication ；Rai-Choudhury, P., Ed. ；SPIE =Bellingham, WA, 1997 ；Vol. 1.)和聚焦離子束(FIB) (Reyntjens, S. ；Puers, R. J. Micromech. Microeng. 2001, (4),287.)等針對(duì)納米圖形化開(kāi)發(fā)的技術(shù)。不過(guò)，它們雖然解決了技術(shù)問(wèn)題，卻讓產(chǎn)品的價(jià)格居高不下，帶來(lái)了市場(chǎng)問(wèn)題。綜上所述，開(kāi)發(fā)靈活、廉價(jià)且高效的加工技術(shù)已是迫在眉睫。目前已出現(xiàn)了很多這樣的新興技術(shù)，如步進(jìn)-閃光壓印法(St印-and-Flash ImprintLithography,簡(jiǎn)稱(chēng) SFIL)，納米壓印法(Nanoimprint Lithography,簡(jiǎn)稱(chēng) NIL)，復(fù)制模塑法(Replica Molding，簡(jiǎn)稱(chēng) RM)，電子微接觸壓印法(Electrical MicroContact Printing,簡(jiǎn)稱(chēng) e_ μ cp)，納米圖形壓印法(Nanotransfer Printing,簡(jiǎn)稱(chēng) NTP) (Byron D. Gates, Qiaobing Xu, Michael Stewart, Declan Ryan, C. Grant ffillson, and George M. Whitesides，Chem. Rev. 2005，105，1171-1196)等等。這些技術(shù)都能很好地完成納米圖形加工的要求，加工精度從幾百納米到幾十納米不等。但這些技術(shù)對(duì)于待加工的材料和襯底存在較大限制，通常是柔性、聚合物或者有機(jī)襯底等，這在一定程度上限制了這些技術(shù)在傳統(tǒng)微機(jī)械加工，尤其是針對(duì)傳統(tǒng)微加工材料加工中的應(yīng)用。此時(shí)，模版光刻技術(shù)(Stencil Lithography,簡(jiǎn)禾爾 SL) (J. Brugger, J. W. Berenschot，S. Kuiper, W. Ni jdam, B.Otter, and M. Elwenspoek, MicroelectronicEngineering 53 (2000)403-405 ；Marc A.F. van den Boogaart a，Maryna Lishchynska，Lianne M. Doeswijk, James C. Greer b， J ..urgen Brugger, Sensors and Actuators A 130—131 (2006) 568—574 ；G.Villanueva,0. Vazquez-Mena, Μ. A. F. van den Boogaart, K. Sidler, K. Pataky, V. Savu, J. Brugger, Microelectronic Engineering 85(2008) 1010-1014 ；0. Va' zquez-Mena, G. Villanueva, M. A. F. van den Boogaart, V.Savu, J. Brugger, Microelectronic Engineering 85 (2008) 1237-1240 ；K.Sidler, 0.Vazquez-Mena, V.Savu, G.Villanueva, M.A.F. van den Boogaart, J. Brugger, Microelectronic Engineering 85(2008) 1108-1111 ； 0. Vazquez-Mena, G. Villanueva, V. Savu, K. Sidler, M. A. F. van den Boogaart, and J. Brugger, Nano Lett.，2008，8 (11)，3675-3682)則應(yīng)運(yùn)而生。它是用模版代替光刻膠的圖形轉(zhuǎn)移技術(shù)，不僅可以完成微米線(xiàn)條的加工，還能實(shí)現(xiàn)納米尺寸的圖形轉(zhuǎn)移。模版光刻技術(shù)在較好地繼承傳統(tǒng)光刻技術(shù)的技術(shù)基礎(chǔ)上，還可以兼容其它材料，由于是一種非光刻膠工藝，大大簡(jiǎn)化了加工工序，也降低了對(duì)襯底的要求，加工的成本也很低廉，同時(shí)它是一種并行的、批量生產(chǎn)的加工技術(shù)。因此，模版光刻技術(shù)受到了業(yè)內(nèi)人士越來(lái)越多的關(guān)注。而在這項(xiàng)光刻技術(shù)中，模版材料的選擇又是致關(guān)重要的。因?yàn)槟０娌牧系膽?yīng)力小，才能保證光刻線(xiàn)條的精度；模版材料的耐腐蝕性強(qiáng)，模板的可重復(fù)利用率才高。目前，模版光刻中的模版材料主要是低應(yīng)力氮化硅(Low-StressSilicon Nitride, LS SiN)，其應(yīng)力大致在200Mpa 左右(Dumas, C. ；Grisolia, J. ；Ressier, L. ；Arbouet, A. ；Paillard, V. ；Ben Assayag, G. ；Claverie, A. ；van den Boogaart, Μ. Α. F. ；Brugger, J. Phys. Status Solidi A 2007, 204(2) ,487-491.)，也有著比較好的耐腐蝕性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種應(yīng)用于模版光刻技術(shù)的掩膜版，以替代傳統(tǒng)的光刻膠光刻工藝。該掩膜版的應(yīng)力要能控制在IOOMpa以?xún)?nèi)，且要有較好的耐腐蝕性。本發(fā)明的另一目的在于提供一種制作該掩膜版的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種光刻掩膜版，包括襯底，在襯底的一面附著有在模版光刻中用作掩膜的SiC 薄膜，其中所述SiC薄膜是通過(guò)等離子加強(qiáng)化學(xué)氣相淀積(PECVD)方法生長(zhǎng)而成；SiC薄膜上具有光刻模版圖形，位于光刻模版圖形下的襯底部分被去除，使光刻模版圖形區(qū)域懸空。上述襯底可以是硅片、玻璃片、陶瓷片等常用的襯底。所述SiC薄膜的厚度為100納米到10微米。本發(fā)明的光刻掩膜版可以通過(guò)下述方法制備在襯底正面通過(guò)PECVD生長(zhǎng)SiC薄膜，并刻蝕該SiC薄膜形成光刻模版圖形；對(duì)應(yīng)于SiC薄膜的光刻模版圖形區(qū)域，從襯底背面刻蝕襯底，釋放出襯底正面的光刻模板圖形。具體的，可以包括下列步驟；1)在襯底正面用PECVD方法生長(zhǎng)SiC薄膜；2)在襯底背面形成掩膜；3)在襯底正面的SiC薄膜上刻蝕出光刻模版圖形；4)對(duì)應(yīng)于SiC薄膜的光刻模版圖形刻蝕襯底背面的掩膜，形成窗口 ；5)通過(guò)窗口刻蝕或腐蝕襯底，釋放出襯底正面的光刻模版圖形。上述方法中，所述襯底可以采用硅片、玻璃片、陶瓷片等常用襯底。
上述步驟1)中所述SiC薄膜的厚度為100納米到10微米步驟DPECVD生長(zhǎng)SiC薄膜的條件優(yōu)選為壓力700 1200mTorr，溫度200 400°C, SiH4 20 60sccm，CH4 :200 400sccm，Ar :200 400sccm，每個(gè)周期 HF (高頻電源)作用時(shí)間為10 20s，LF (低頻電源)作用時(shí)間為20 30s，功率200 400W。其中 HF和LF的頻率通常分別為13. 56MHz和380kHz。上述步驟幻在襯底背面形成的掩膜可以是SiN、SiO2, SiC等材料的非金屬膜，也可以是Au、Cr、鎳鎘合金、鉻金合金等材料的金屬膜。本發(fā)明淀積PECVD SiC制作SiC光刻掩膜版，應(yīng)用到模版光刻技術(shù)中，替代傳統(tǒng)的光刻膠光刻工藝。相比于LS SiN模版材料，用PECVD半導(dǎo)體工藝生長(zhǎng)的SiC，其應(yīng)力可以很好地控制在0 IOOMpa以?xún)?nèi)。同時(shí)，SiC材料也具有非常好的耐腐蝕性(Katrin Sidlera, Nenad V. Cvetkovicb, Veronica Savua, Dimitrios Tsamadosb, Adrian Μ. Ionescub, JuergenBruggera, Proceedings of the Eurosensors XXIII conference (2009)),非常適合于應(yīng)用到模版光刻技術(shù)中。


圖1為實(shí)施例光刻掩膜版制作的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。原始材料雙面拋光的N型硅片10，電阻率2 4Ω cm晶向<100>，硅片厚度為 400 μ m0圖1所示為模版光刻中模版制作的工藝流程，包括下列步驟1、用標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體工藝中的等離子加強(qiáng)化學(xué)氣相淀積(PECVD)設(shè)備，在硅襯底10的雙面生長(zhǎng)SiC薄膜21和22，如圖1(a)所示；其中，PECVD淀積SiC薄膜的條件為壓力700 1200mTorr，溫度200 400°C， SiH4 20 60sccm，CH4 :200 400sccm，Ar :200 400sccm，HF(13. 56MHz) :10 20s， LF (380kHz) :20 30s，功率200 400W。所形成的SiC薄膜厚度0. 5 μ m。2、在硅片的一面(正面)光亥lj，ICP刻蝕正面的SiC薄膜21，形成圖形30，如圖 1 (b)所示；3、在硅片的另一面(背面)光刻，ICP刻蝕背面的SiC薄膜22，形成窗口 40，用于 KOH腐蝕，如圖1(c)所示；4、將硅片置于KOH溶液中，腐蝕Si襯底10，從而釋放了正面的圖形線(xiàn)條，從而得到光刻模版，如圖1(d)所示。所制備的光刻模版在應(yīng)用時(shí)，將其置于待加工的襯底上方，并貼緊固定；然后將固定好的模版和待加工襯底一起置于PVD設(shè)備中，進(jìn)行材料的淀積；材料淀積結(jié)束后，拆下模版，即可將模版上的圖形轉(zhuǎn)移到襯底上。
權(quán)利要求
1.一種光刻掩膜版，包括襯底，在襯底的一面附著有通過(guò)等離子加強(qiáng)化學(xué)氣相淀積方法生長(zhǎng)而成的SiC薄膜，在該SiC薄膜上具有光刻模版圖形，位于光刻模版圖形下的襯底部分被去除，使光刻模版圖形區(qū)域懸空。
2.如權(quán)利要求1所述的光刻掩膜版，其特征在于，所述襯底是硅片、玻璃片或陶瓷片。
3.如權(quán)利要求1所述的光刻掩膜版，其特征在于，所述SiC薄膜的厚度為100納米到 10微米。
4.一種光刻掩膜版的制備方法，在一襯底的正面利用等離子加強(qiáng)化學(xué)氣相淀積方法生長(zhǎng)SiC薄膜，并刻蝕該SiC薄膜形成光刻模版圖形；對(duì)應(yīng)于SiC薄膜的光刻模版圖形區(qū)域， 從襯底背面刻蝕襯底，釋放出襯底正面的光刻模板圖形。
5.如權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，該方法包括下述步驟1)在襯底正面用等離子加強(qiáng)化學(xué)氣相淀積方法生長(zhǎng)SiC薄膜；2)在襯底背面形成掩膜；3)在襯底正面的SiC薄膜上刻蝕出光刻模版圖形；4)對(duì)應(yīng)于SiC薄膜的光刻模版圖形刻蝕襯底背面的掩膜，形成窗口；5)通過(guò)窗口刻蝕或腐蝕襯底，釋放出襯底正面的光刻模版圖形。
6.如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述襯底是硅片、玻璃片或陶瓷片。
7.如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟1)生長(zhǎng)的SiC薄膜的厚度為100 納米到10微米。
8.如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟1)等離子加強(qiáng)化學(xué)氣相淀積方法生長(zhǎng)SiC薄膜的條件為壓力7OO UOOmTorr，溫度2OO 400°C，SiH4 20 6Osccm, CH4 :200 400sccm，Ar :200 400sccm，每個(gè)周期HF作用時(shí)間為10 20s，LF作用時(shí)間為20 30s，功率200 400W。
9.如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟幻在襯底背面形成的掩膜材料是 SiN, SiO2, SiC、Au、Ni、鎳鎘合金或鉻金合金。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光刻掩膜版及其制備方法，該光刻掩膜版包括襯底，在襯底的一面附著有通過(guò)等離子加強(qiáng)化學(xué)氣相淀積方法生長(zhǎng)而成SiC薄膜，在SiC薄膜上具有光刻模版圖形，位于光刻模版圖形下的襯底部分被去除，使光刻模版圖形區(qū)域懸空。該掩膜版的應(yīng)力在0～100MPa，且具有非常好的耐腐蝕性，將其應(yīng)用于模版光刻技術(shù)，替代傳統(tǒng)的光刻膠光刻工藝。
文檔編號(hào)G03F1/14GK102169287SQ20111014487
公開(kāi)日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2011年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月31日
發(fā)明者唐偉, 孟博, 張海霞 申請(qǐng)人:北京大學(xué)