[发明专利]一种用氟基气体钝化刻蚀胶掩蔽的薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用氟基气体钝化刻蚀胶掩蔽的薄膜的方法，利用CHF₃等刻蚀光刻胶时产生的聚合物能保护刻蚀表面的优点，同时控制腔体压强和流量装置使聚合物分布到暴露在刻蚀气体中的所有表面，并且在同一方向的表面上分布一致，从而使各方向内的刻蚀速率一致，得到平坦的上表面和垂直的薄膜侧壁。

背景技术

反应离子刻蚀是现在使用最为广泛的干法刻蚀技术，其同时包含物理刻蚀主要是离子溅射刻蚀，以及等离子化学刻蚀的优点，通过在反应腔体中加以射频电压发生辉光放电，通入腔体的工艺气体被击穿而电离，产生包含自由电子和正负离子及游离活性基等的等离子体；等离子扩散到被刻蚀样品表面，被其吸附并发生化学反应生成挥发性产物，使被刻蚀样品减薄。在电场作用下离子射向并轰击待刻蚀样品表面，样品减薄同时前述化学反应的产物也被去除。真空系统则抽走刻蚀过程中的产物和部分工艺气体，并通过自动控制系统维持刻蚀腔体压力稳定。

刻蚀时常见的工艺气体主要是氟基气体和氯基气体。相对于氯基气体，氟基气体以其腐蚀性稍低对反应腔体和操作人员的损伤小，且刻蚀时的反应产物较易挥发而留下较清洁的刻蚀表面和刻蚀腔体。采用的氟基气体主要是CHF₃，同时混合以CF₄或C₄F₈或CH₂F₂或C₂F₆或NF₃等氟基气体，适当加以HBr或Br₂等溴族气体，或者He或Ar或N₂等惰性气体。按照氟碳比模型，氟活性原子有助于生成挥发性物质得到较高的刻蚀速率，但是各向异性较差特别是SF₆会有明显的UnderCut，而碳参与的反应产生CO和CO₂等挥发性的物质以及聚合物能改善各向异性，溴族气体也有很好的各向异性和选择比，适当加以He或Ar或N₂等惰性气体可以保护刻蚀表面和降低刻蚀速率，增强各向异性。

但是刻蚀过程中生成的聚合物等难以在后续的工艺中去除，如丙酮浸泡或者氧等离子刻蚀均无难以去除，如采用UV烧蚀则会造成污染且难以彻底去除；虽然HF和HCL的混合溶液可以彻底去除，但是会对叠层结构的材料有腐蚀。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种用氟基气体钝化刻蚀胶掩蔽的薄膜的方法，以彻底去除生成的聚合物，并避免对叠层结构材料的腐蚀。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种用氟基气体钝化刻蚀胶掩蔽的薄膜的方法，其特征在于，包括：

步骤1：在待刻蚀材料叠层上旋涂光刻胶并光刻，得到侧壁垂直的胶台柱作为刻蚀掩膜，完成待刻蚀样品的准备；

步骤2：对待刻蚀样品进行常温刻蚀；

步骤3：对常温刻蚀后的待刻蚀样品进行高温原位过刻蚀，去除待刻蚀样品表面的聚合物。

上述方案中，所述步骤1包括：在待刻蚀材料叠层上以转速为2000转到4000转旋涂光刻胶，得到厚度为2微米到8微米的光刻胶层，然后前烘，曝光，显影，坚膜及去底膜，得到表面光滑且侧壁角度大于85度的光刻胶台柱作为刻蚀掩膜，完成待刻蚀样品的准备并将其送入刻蚀腔体。

上述方案中，所述待刻蚀材料叠层是氧化硅、氮化硅或金属，所述光刻胶是AZ系列正胶或PMMA，光刻后侧壁垂直，侧壁角度大于85度且表面光滑，刻蚀后图形即转移到下方薄膜。所述光刻胶是厚度为薄膜待刻蚀厚度的1倍到10倍。

上述方案中，所述步骤2包括：步骤21：采用含有CHF₃的混合工艺气体刻蚀反应腔中的胶掩膜及其下方的待刻蚀材料叠层；步骤22：暴露在刻蚀气体中的待刻蚀材料叠层中的各薄膜表面减薄的同时覆盖上聚合物；步骤23：如待刻蚀薄膜较厚，则每刻蚀300秒后停止刻蚀30秒，再重复步骤21至步骤23，直至待刻蚀薄膜厚度达到要求。