本發(fā)明屬于金屬掩膜的制備方法，特別是在石英晶體上鍍制耐boe腐蝕的金屬掩膜層的制備方法。
背景技術(shù)：
石英晶體是一種振頻穩(wěn)定性非常好的壓電材料，在慣性領(lǐng)域經(jīng)常用于制備石英音叉等敏感結(jié)構(gòu)。石英晶體結(jié)構(gòu)的加工主要采用boe濕法腐蝕工藝，具體包括石英晶體清洗、金屬掩膜制備、光刻及boe腐蝕等步驟。boe腐蝕需要將鍍膜石英晶體置于腐蝕液中長時間浸泡，因此金屬掩膜的耐boe腐蝕性是結(jié)構(gòu)成型的關(guān)鍵所在。目前常用的耐boe腐蝕的金屬掩膜主要通過鍍制多層膜的方法，這種方法存在以下不足：
(1)多層膜的制備工藝過程復(fù)雜，操作過程非常容易對樣品造成污染，影響膜層附著力；
(2)由于后續(xù)鍍膜樣品需要進(jìn)行光刻工藝來實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)圖形轉(zhuǎn)移，在腐蝕多層金屬膜的過程中，側(cè)面鉆蝕現(xiàn)象必然導(dǎo)致圖形線條精度損失；
(3)多層膜的制備需要進(jìn)行多次鍍膜工藝過程，效率低，成本高，不適合批量生產(chǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的：是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種工藝過程簡單，成本較低的耐boe腐蝕的單層金屬膜的制備方法。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
一種耐boe腐蝕的金屬掩膜制備方法，步驟如下：
步驟a：對待鍍膜的目標(biāo)物進(jìn)行清洗；
步驟b；對清洗之后的目標(biāo)物進(jìn)行鍍膜處理；
進(jìn)行鍍膜處理時，采用單層cr/au掩膜。
所述步驟a具體為：將目標(biāo)物置于濃硫酸和雙氧水混合清洗液中浸泡。
所述混合清洗液溫度為80～130℃，浸泡時間15～30min。
所述步驟b對清洗之后的目標(biāo)物進(jìn)行鍍膜處理，具體包括如下步驟：
(1)將清洗之后的目標(biāo)物放入濺射鍍膜設(shè)備中，進(jìn)行抽真空處理；
(2)采用磁控濺射的方式鍍cr膜；
(3)采用磁控濺射的方式鍍au膜；
(4)對鍍膜之后的目標(biāo)物進(jìn)行自然冷卻。
所述步驟(1)抽真空處理具體為抽真空至5e-7torr以下。
所述步驟(2)采用磁控濺射的方式鍍cr膜時，濺射氣體為n2和ar的混合氣，濺射氣壓為5～10mtorr，鍍膜溫度為100～350℃，濺射功率為100～300w。
所述步驟(3)采用磁控濺射的方式鍍au膜時，濺射氣體為ar，濺射氣壓為5～10mtorr，鍍膜溫度為100～350℃，濺射功率為100～300w。
n2和ar的混合氣中n2所占體積比為40％～60％。
所述目標(biāo)物為石英晶體、石英玻璃或者單晶硅。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比帶來的有益效果為：
(1)清洗步驟中，通過加熱濃硫酸和雙氧水混合清洗液，可以有效去除樣品表面粉塵、顆粒物及有機(jī)污染物，提高后續(xù)金屬掩膜的附著力；
(2)本發(fā)明采用鍍cr膜時通入一定比例的n2制備單層膜實(shí)現(xiàn)了金屬掩膜的耐boe腐蝕特性，相對于目前常用的采用多層膜鍍制工藝實(shí)現(xiàn)金屬掩膜耐boe腐蝕特性的方法，在保證性能的同時簡化了工藝流程，降低了成本；
(3)由于后續(xù)鍍膜樣品需要進(jìn)行光刻工藝來實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)圖形轉(zhuǎn)移，腐蝕單層金屬膜得到的圖形線條精度高，可以控制在1um以內(nèi)，有利于提高boe腐蝕后的樣品結(jié)構(gòu)精度；
(4)通過鍍膜工藝結(jié)束后的自然冷卻步驟，可以減少工藝過程中由于加熱引起的鍍膜應(yīng)力。
附圖說明
圖1為本發(fā)明方法的工藝流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述：
在boe濕法腐蝕工藝中，通常會采用在目標(biāo)物表面鍍制cr/au金屬膜來充當(dāng)掩膜層。boe是hf和nh4f以一定比例配制的混合溶液，具有較強(qiáng)的腐蝕性，傳統(tǒng)方法鍍制的單層cr/au掩膜層的耐腐蝕性無法滿足boe濕法腐蝕工藝的要求，目前一般采用鍍制多層cr/au金屬膜來改善掩膜層的耐boe腐蝕性。本發(fā)明通過在鍍cr膜步驟中通入一定比例的氮?dú)?，使得所鍍制的單層cr/au掩膜層的耐腐蝕性滿足boe濕法腐蝕工藝的要求。
如圖1所示，本發(fā)明提出了一種耐boe腐蝕的金屬掩膜制備方法，步驟如下：
步驟a：對待鍍膜的目標(biāo)物進(jìn)行清洗；
具體為：將目標(biāo)物置于濃硫酸和雙氧水混合清洗液中浸泡。混合清洗液溫度為80～130℃，浸泡時間15～30min。濃硫酸和雙氧水混合會產(chǎn)生大量氣泡(o2)并釋放熱量，氣泡會帶走目標(biāo)物表面的灰塵與顆粒附著物，濃硫酸會腐蝕掉有機(jī)污染物，加熱有利于將目標(biāo)物徹底清洗干凈。
步驟b；對清洗之后的目標(biāo)物進(jìn)行鍍膜處理；
本發(fā)明的主要創(chuàng)新集中在：進(jìn)行鍍膜處理時，采用單層cr/au掩膜。與目前技術(shù)多層cr/au掩膜相比，單層耐boe濕法腐蝕cr/au掩膜的優(yōu)勢巨大，主要包括：1.工藝流程簡單，僅需進(jìn)行一次cr/au掩膜鍍膜操作，極大節(jié)約工藝時間；2.工藝成本低廉，單層膜的工藝成本僅為多層膜的一半甚至更低；3.后續(xù)圖形轉(zhuǎn)移精度高，可以保證圖形線條精度在1um以內(nèi)，而多層膜很難達(dá)到同樣的精度；4.掩膜層應(yīng)力小，單層膜可以更好的降低由不同金屬材料熱脹系數(shù)不同帶來的掩膜層應(yīng)力值。
鍍膜處理，具體包括如下步驟：
(1)將清洗之后的目標(biāo)物放入濺射鍍膜設(shè)備中，進(jìn)行抽真空處理；抽真空處理具體為抽真空至5e-7torr以下，濺射鍍膜設(shè)備為本領(lǐng)域通用設(shè)備，也可用熱蒸發(fā)鍍膜設(shè)備進(jìn)行鍍膜，不限定鍍膜設(shè)備的廠商、型號等，濺射鍍膜原理為本領(lǐng)域公知常識；
(2)采用磁控濺射的方式鍍cr膜；鍍膜參數(shù)如下：濺射氣體為n2和ar的混合氣，濺射氣壓為5～10mtorr，鍍膜溫度為100～350℃，濺射功率為100～300w。n2和ar的混合氣中n2所占體積比為40％～60％。
(3)采用磁控濺射的方式鍍au膜；鍍膜參數(shù)如下：濺射氣體為ar，濺射氣壓為5～10mtorr，鍍膜溫度為100～350℃，濺射功率為100～300w；
(4)對鍍膜之后的目標(biāo)物進(jìn)行自然冷卻。
下述實(shí)施例以石英晶體基片作為待鍍膜目標(biāo)物對本發(fā)明進(jìn)行描述。
實(shí)施例一：
步驟a，清洗：將石英晶體基片放入以h2o2：濃h2so4＝1：3的比例配制清洗液中，加熱至110℃，浸泡20～30min，取出用溫水清洗。
步驟b，鍍膜：①將清洗吹干的石英晶體基片放入濺射鍍膜機(jī)內(nèi)，抽真空至3e-7torr；②加熱石英晶體基片至320℃左右；③流入ar和n2，改變n2所占體積比進(jìn)行a、b、c、d、e共5組對比試驗(yàn)，a、b、c、d、e的n2所占體積比分別為20％、40％、50％、60％和80％，保持濺射腔氣壓為5mtorr，濺射功率為150w,完成30nm厚的cr膜鍍制；④流入ar，保持濺射腔氣壓為10mtorr，設(shè)定濺射功率為200w，完成200nm厚的au膜鍍制；⑤自然冷卻至室溫，取出鍍膜石英晶體基片。
分別將a、b、c、d、e試驗(yàn)中獲得的鍍制單層cr/au掩膜的石英晶體基片置于溫度為60～80℃的boe(40％hf溶液:40％nh4f溶液＝1:1)腐蝕液中，浸泡30小時。對腐蝕結(jié)果進(jìn)行分析，b、c、d試驗(yàn)中的石英晶體基片表面單層cr/au掩膜完好無損，耐boe腐蝕性非常好；a和e試驗(yàn)中石英晶體基片表面單層cr/au掩膜出現(xiàn)鼓包，并出現(xiàn)少量鉆蝕洞，無法滿足掩膜層耐boe腐蝕性的需求。
實(shí)施例二：
步驟a，清洗：將石英晶體基片放入以h2o2：濃h2so4＝1：5的比例配制清洗液中，加熱至130℃，浸泡15～25min，取出用溫水清洗。
步驟b，鍍膜：①將清洗吹干的石英晶體基片放入濺射鍍膜機(jī)內(nèi)，抽真空至設(shè)定值1e-7torr；②加熱石英晶體基片至240℃左右；③流入ar和n2，n2所占體積比55％，保持濺射腔氣壓為10mtorr，濺射功率為150w,完成20nm厚的cr膜鍍制；④流入ar，保持濺射腔氣壓為10mtorr，設(shè)定濺射功率為200w，完成300nm厚的au膜鍍制；⑤自然冷卻至室溫，取出鍍膜石英晶體基片。
將獲得的鍍制單層cr/au掩膜的石英晶體基片置于溫度為40～60℃的boe(40％hf溶液:40％nh4f溶液＝1:2)腐蝕液中，浸泡20小時。對腐蝕結(jié)果進(jìn)行分析，石英晶體基片表面單層cr/au掩膜完好無損，耐boe腐蝕性非常好。
本發(fā)明方法制備的單層cr/au金屬掩膜在溫度為60℃的boe(40％hf溶液:40％nh4f溶液＝1:1)腐蝕液中浸泡35小時，完成厚度為300um的石英晶體結(jié)構(gòu)成型。
本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。