一種用于制備高精度鉻版掩膜版電路圖形的方法與流程

本發明涉及微波毫米波電路制備技術領域，具體涉及一種用于制備高精度鉻版掩膜版電路圖形的方法。

背景技術：

近年來，微波毫米波電路系統的發展極其迅速，其功能越來越復雜、電性能指標要求越來越高，同時要求其體積越來越小、重量越來越輕，集成度越來越高。而微波毫米波電路的集成度與其特征尺寸具有很大的相關性，特征尺寸是指微波毫米波器件加工的最小線條寬度。當微波毫米波電路的面積一定時，集成度越高，功能就越強，性能就越好，但是特征尺寸就會越小，制造的難度也就越大。所以說標志微波毫米波電路的制造工藝高低的特征尺寸決定了它們的功能與性能。

光刻技術的支持對微波毫米波電路系統的飛速發展起到了極為關鍵的作用，它直接決定了單個器件的物理尺寸。每次新一代微波毫米波電路系統的出現，總是以光刻所獲得的線寬(特征尺寸)為主要技術指標。隨著微波毫米波電路器件的尺寸越來越小，光刻工藝也越來越具有挑戰性，限制光刻工藝極限性非常重要的一方面就是掩膜版電路特征尺寸的極限性。

只有掩膜版的特征尺寸越來越小，掩膜版圖形保證很高的尺寸精度和分辨率，才有可能保證光刻后越來越小的特征尺寸和圖形精度。在電路制造過程中都需要經過十幾乃至幾十次的光刻，每次光刻都需要一塊掩膜版，每塊掩膜版都會影響光刻質量，光刻次數越多，圖形尺寸精度就越低。因此，要提高掩膜版制備的工藝能力，就必須制作具有更高圖形精度和更小特征尺寸的掩膜版。

現有掩膜版制備的簡化示意圖如圖1a-圖1g所示，主要工藝過程為：(1)準備一清洗干凈的透明基底201；(2)在透明基底201上利用真空加熱蒸發或者濺射淀積形成掩膜金屬層202；(3)在掩膜金屬層202上表面涂覆光刻膠203；(4)根據設計的版圖，利用曝光光束204對光刻膠203進行曝光；(5)顯影，去除曝光的光刻膠203，形成光刻膠203圖案，并且進行后烘處理；(6)利用濕法或者干法刻蝕工藝刻蝕去除未被光刻膠203覆蓋的掩膜金屬層202；(7)剝離光刻膠203，得到帶有圖案的鉻版掩膜版。其中，透明基底201材料為石英玻璃，掩膜金屬層202為鉻/氧化鉻層，曝光光束204為紫外激光或電子束。

在現有技術中，掩膜版電路圖形線條尺寸是由金屬刻蝕工藝決定的，現有技術造成的特征尺寸不合格品的簡化示意圖分別如圖2(a)和圖2(b)所示。因為光刻膠底部吸收的曝光能量小于在頂部吸收的能量，所以使得光刻膠圖形側壁發生傾斜，顯影后光刻膠圖形截面會呈現正梯形的掩膜保護層，如圖2(a)所示。在濕法刻蝕工藝中，當所需的線條規格值縮小到特征尺寸時，梯形的頂部為特征尺寸值，但是底部保護區域大于特征尺寸，導致特征尺寸增加，尺寸誤差增加，圖形精度降低。同時也存在由于濕法刻蝕工藝具有各向同性，導致掩膜金屬層在光刻膠下面產生鉆蝕，，在刻蝕更小的特征尺寸時，會造成過刻蝕，使得金屬層剝離底部基板，如圖2(b)所示，造成局部掩膜金屬層圖形缺失，降低了掩膜版制造的良率并且降低了微波毫米波電路器件的可靠性；而干法刻蝕工藝雖然可以保持側壁很高的陡直度，獲得更小的特征尺寸，但是設備價格昂貴，工藝復雜。

公開號為cn102043323的中國專利還公開了另外一種制造掩膜版的方法，該方法包括如下步驟：提供基底；在基底上形成導電層；在導電層上涂覆單層、正性光刻膠；先采用電子束光源對所述單層、正性光刻膠曝光，再通過顯影將所述單層、正性光刻膠圖形化，形成露出所述導電層的光刻膠圖形，所述光刻膠圖形包括多個光刻膠亞層；通過電鍍技術在導電層未被光刻膠圖形覆蓋的表面、并且位于所述光刻膠亞層之間的空間填充金屬層；去除光刻膠圖形；去除未被金屬層覆蓋的導電層。

該專利方法主要有兩個缺陷：(1)導電層的去除需要刻蝕工藝，當刻蝕較小的特征尺寸時，仍然存在由于化學溶液濃度及刻蝕時間的原因或者等離子體入射角度的原因導致金屬斷線的問題；(2)因為光刻膠曝光時光刻膠底部吸收的曝光能量小于在頂部吸收的能量，使得形成的光刻膠圖形側壁發生傾斜，側壁不可能平滑垂直呈現90°，而是小于90°，在電鍍鉻金屬層后形成的金屬線條截面呈現倒梯形，使得掩膜金屬線條上下表面寬度不一致，在作為掩膜版光刻圖形時導致圖形尺寸誤差增加，圖形精度降低。

因此，為了能夠在控制生產成本的情況下制備出具有更高圖形精度和更小特征尺寸的掩膜版電路，急需開發一種適用于制備高精度鉻版掩膜版電路圖形的方法。

技術實現要素：

根據現有技術的不足，本發明提供了一種用于制備高精度鉻版掩膜版電路圖形的方法，主要解決現有技術制備鉻版掩膜版電路圖形中因刻蝕工藝缺陷無法制備微米乃至亞微米量級更高圖形精度和更小特征尺寸掩膜版圖形的問題。

本發明的用于制備高精度鉻版掩膜版電路圖形的方法，可通過依次執行如下步驟實現：

步驟301：準備透明基底，并對其進行清洗干凈；

步驟302：在透明基底上表面涂覆形成紫外反轉光刻膠；

步驟303：根據設計的版圖，使用曝光設備對光刻膠進行曝光；

步驟304：將帶有光刻膠的基底進行烘烤，使得光刻膠發生反轉；

步驟305：對反轉后的光刻膠進行泛曝光；

步驟306：對光刻膠進行顯影，形成光刻膠圖案；

步驟307：在帶有光刻膠的透明基底上淀積形成掩膜金屬層；

步驟308：剝離光刻膠，使得光刻膠以及光刻膠上面的金屬層均被去除，得到帶有設計圖案的掩膜版。

可選地，步驟301所述的透明基底材料為石英或石英玻璃或硼硅玻璃或白玻璃或鈉鈣玻璃，透明基底厚度為1mm～1.5mm；

可選地，步驟302所述的光刻膠的涂覆方式為旋轉涂布法或噴霧式涂布法，涂覆厚度為300nm～700nm；

可選地，步驟303所述的曝光設備產生的曝光光束為紫外激光或深紫外激光或電子束；

可選地，步驟304所述的烘烤方式為熱板或烘箱，烘烤溫度為85℃～90℃，烘烤時間為5min～10min；

可選地，步驟305所述的泛曝光光源為高壓汞燈；

可選地，步驟305所述的泛曝光為沒有圖形限制的整面曝光；

可選地，步驟307所述的掩膜金屬層結構包括遮光層和吸光層，其中遮光層為厚度60～80nm的cr薄膜，吸光層為厚度20～30nm的cro薄膜；

可選地，步驟307所述的金屬層淀積方式為蒸發或濺射；

可選地，步驟308所述的光刻膠剝離液為丙酮。

本發明的用于制備高精度鉻版掩膜版電路圖形的方法，主要優點如下：

(1)引入反轉光刻膠，當其作為正性光刻膠使用，具有較高的分辨率，光刻后的圖形失真小，保證光刻膠的圖形精度；反轉烘烤后作為負性光刻膠，具有較強的抗刻蝕能力，可形成倒梯形臺面,即光刻膠側壁圖形上寬下窄,使淀積的掩膜金屬層在光刻膠掩膜區域斷開，有利于剝離光刻膠與掩膜金屬層，從而可以制作出更高圖形精度和更小特征尺寸且側壁陡直度為90度的鉻版掩膜版電路圖形，在微米、亞微米范圍內可實現精確的掩膜圖形轉移和優良的線寬控制。

(2)克服了現有鉻版掩膜版制程中刻蝕工藝的不足，掩膜版電路線條尺寸完全由光刻膠曝光后的窗口區域決定，避免了掩膜版電路圖形在尺寸較小時，掩膜版金屬層被剝離掉，提高了掩膜版的合格率和圖形質量，提高了微波毫米波電路器件的可靠性。

(3)各層掩膜金屬線條可以實現誤差一致，提高了制版工藝能力，拓寬了制版工藝窗口。

附圖說明

圖1a-圖1g為現有掩膜版制備工藝過程簡化示意圖；

圖2a和圖2b為現有技術的金屬刻蝕工藝造成的兩種特征尺寸不合格品的截面示意圖；

圖3為本發明提供的一種用于制備高精度鉻版掩膜版電路圖形的方法的流程圖；

圖4a-圖4h為本發明提供的一種用于制備高精度鉻版掩膜版電路圖形的方法的一個具體實施示例的工藝步驟圖。

其中，201：透明基底；202：掩膜金屬層；203：光刻膠；204：曝光光束；511：透明基底；512：紫外反轉光刻膠；513：曝光光束；514：反轉烘烤熱源；515：泛曝光光束；516：掩膜金屬層。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

如圖3所示，本實施例的用于制備高精度鉻版掩膜版電路圖形的方法，依次執行如下步驟：

步驟301，提供一透明基底511，透明基底511材料為石英玻璃，厚度為1.2mm。將透明基底511放置于鉻酸中浸泡48小時，去除透明基底511表面的有機雜質，然后用清洗劑把透明基底511表面其他污染物去除干凈，如圖4a所示。

步驟302，采用旋轉涂布法，使用勻膠機在透明基底511上表面涂覆一層均勻的紫外反轉光刻膠512，如圖4b所示。紫外反轉光刻膠512為az5214e型光刻膠，勻膠機轉速6000rpm/s，勻膠時間為30s，然后在110℃恒溫熱板上前烘3min。

步驟303，將涂覆紫外反轉光刻膠512的透明基底511固定在曝光設備平臺的中心位置，采用曝光光束513按照設計的版圖對紫外反轉光刻膠512進行曝光，激光曝光功率為120mj/cm²，焦距為-2，如圖4c所示。

步驟304，采用反轉烘烤熱源514對曝光完成的紫外反轉光刻膠512進行烘烤，使得光刻膠發生反轉，曝光區域的光刻膠512由正性光刻膠變為負性光刻膠，如圖4d所示。反轉烘烤熱源514為熱板，熱板溫度為90℃，反轉烘烤時間為5min。

步驟305，將經過反轉烘烤的光刻膠512置于泛曝光光束515下進行泛曝光，如圖4e所示。泛曝光的曝光光源為高壓汞燈，能夠產生紫外光源，光強為90mw/cm²，曝光時間為6s。

步驟306，在堿性顯影液中用沉浸法去除被泛曝光的紫外反轉光刻膠512，浸泡時間約為20s；然后采用熱板進行后烘堅膜處理，熱板溫度為120℃，堅膜時間為3min，如圖4f所示。

步驟307，將帶有紫外反轉光刻膠512圖案的透明基底511載入到磁控濺射鍍膜機中，然后淀積掩膜金屬層516，如圖4g所示。磁控濺射鍍膜機的功率為500w，真空度為5×10^-7pa以下，濺射溫度為50℃，氬氣體積流量為30sccm～40sccm，氧氣體積流量為70sccm～100sccm。淀積的掩膜金屬層516包括遮光層和吸光層，其中遮光層為cr薄膜，厚度為80nm，吸光層為cro薄膜，厚度為20nm。

步驟308，將淀積掩膜金屬層516的透明基底511浸入光刻膠剝離液丙酮中，浸泡30min，去除非圖形區域的光刻膠512和其上表面的掩膜金屬層516，從而得到帶有設計圖案的掩膜版，如圖4h所示。

本實施例的用于制備高精度鉻版掩膜版電路圖形的方法，掩膜版電路線條尺寸完全由光刻膠曝光后的窗口區域決定，避免了掩膜版電路圖形在尺寸較小時，掩膜金屬層516被剝離掉，提高了掩膜版的合格率和圖形質量，提高了微波毫米波電路器件的可靠性；通過引入紫外反轉光刻膠512，當其作為正性光刻膠使用，具有較高的分辨率，光刻后的圖形失真小，保證光刻膠的圖形精度；反轉烘烤后作為負性光刻膠，具有較強的抗刻蝕能力，可形成倒梯形臺面,即光刻膠側壁圖形上寬下窄,使淀積的掩膜金屬層516在光刻膠掩膜區域斷開，有利于剝離光刻膠與掩膜金屬層516，從而可以制作出更高圖形精度和更小特征尺寸且側壁陡直度為90度的鉻版掩膜版電路圖形，在微米、亞微米范圍內可實現精確的掩膜圖形轉移和優良的線寬控制。而且，各層掩膜金屬線條可以實現誤差一致，提高了制版工藝能力，拓寬了制版工藝窗口。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本申請原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應視為包含在本發明的保護范圍之內。