[发明专利]一种用于软X射线曝光的掩膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种用于软X射线曝光的掩膜的制备方法，包括：在抛光硅片表面旋涂第一层聚酰亚胺膜，作为保护结构；在第一层聚酰亚胺膜表面蒸发铬金种子层，作为底金；在铬金种子层之上制备所需光刻胶图形；在具有光刻胶图形的铬金种子层之上电镀金得到所需的金图形，并去除光刻胶；用离子束刻蚀的方法去除作为底金的铬金种子层，露出第一层聚酰亚胺膜；在第一层聚酰亚胺膜表面继续旋涂第二层聚酰亚胺膜，金图形就包裹在两层聚酰亚胺膜中间；在硅片背面用湿法腐蚀的方法挖硅，开窗口，露出所需要的金图形，完成用于软X射线曝光的掩膜的制备。本发明避免了金图形在挖硅过程中所受到的破坏，使得前面的若干步骤都是在完整的硅片表面进行，操作方便。

技术领域

本发明涉及半导体微加工及LIGA技术领域，尤其是一种用于软X射线曝光的掩膜的制备方法。

背景技术

软X射线是指能量集中在1～2KeV的X射线，它对应的掩膜要求未曝光处的金图形厚度达到1～2微米厚，常规的制备方法有以下两种：

方法一：在抛光硅片表面热蒸发镀膜20纳米厚的铬/金种子层，电子束执写或紫外光刻(包括甩胶、烘胶、曝光、前烘、显影、后烘)制备所需图形，电镀1～2微米厚的金图形，去胶，去除底金，旋涂聚酰亚胺支持膜(1～2微米厚)，从背面用湿法腐蚀的方法挖硅露出所需要的金图形，至此完成镂空掩膜的制备。

方法二：在抛光硅片表面旋涂聚酰亚胺支持膜(1～2微米厚)，硅片背面湿法腐蚀的方法挖硅预留出所需要图形的窗口，在聚酰亚胺支持膜表面热蒸发镀膜20纳米厚的铬/金种子层，电子束执写或紫外光刻(包括甩胶、烘胶、曝光、前烘、显影、后烘)制备所需图形，电镀1～2微米厚的金图形，去胶，去除底金，至此完成镂空掩膜的制备。

方法一的优点：先做金图形，后挖硅做窗口。该方法对图形的整体尺寸没有要求，只要能在硅表面挖出所需要的窗口就行，大部分的工作都在没有窗口的硅片上进行，操作方便。缺点：做好金图形后挖硅窗口，要求金结构完全嵌入聚酰亚胺支持膜中，在挖硅的过程中，由于腐蚀放热，聚酰亚胺膜会发生形变，对于尺寸为几微米的孤立金图形极易从聚酰亚胺支撑薄膜中脱离出来，因此不适用于做有孤立结构的小图形。

方法二的优点：先挖硅窗口，后做金图形。该方法避免了挖硅过程中孤立结构小图形的脱离问题，避免了挖硅对图形结构造成的形变问题，适用于结构孤立的小图形结构。缺点：不能适合于整体面积很大的图形结构。整体面积很大的图形结构，意味着提前挖的硅窗口要足够大，在有很大硅窗口的硅片表面，仅靠1～2微米厚聚酰亚胺膜做支持是难以实现旋涂光刻胶、曝光等工艺，且所开窗口越大，所涂的光刻胶越不平整，在后续过程中聚酰亚胺薄膜被破坏的可能性越大。因此不适用于整体面积较大的图形。

本发明公开的用于软X射线曝光的掩膜的制备方法，有效的保留了以上两种方法的优点，回避了缺点，适用于由孤立结构的小图形组成的整体面积较大的图形。

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于软X射线曝光的掩膜的制备方法，以避免金图形在挖硅过程中所受到的破坏，并使得前面的若干步骤都是在完整的硅片表面进行，操作方便。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种用于软X射线曝光的掩膜的制备方法，该方法包括：

步骤1：在抛光硅片表面旋涂第一层聚酰亚胺膜，作为保护结构；

步骤2：在第一层聚酰亚胺膜表面蒸发铬金种子层，作为底金；

步骤3：在铬金种子层之上制备所需光刻胶图形；

步骤4：在具有光刻胶图形的铬金种子层之上电镀金得到所需的金图形，并去除光刻胶；

步骤5：用离子束刻蚀的方法去除作为底金的铬金种子层，露出第一层聚酰亚胺膜；