使用金属诱导自掩模刻蚀工艺制作石英表面抗反层的方法技术

本公开提供了一种使用金属诱导自掩模刻蚀工艺制作石英表面抗反层的方法，包括：步骤S100，利用包含氟基气体的混合气体反应离子刻蚀金属材料和石英基片，金属溅射到石英表面形成非挥发金属氟化物；步骤S200，刻蚀产物碳氟聚合物聚集在金属氟化物周围，形成微掩模；步骤S300，同时刻蚀微掩模和石英基片，形成亚波长结构抗反层。本公开通过金属溅射到石英表面形成非挥发金属氟化物，提高了微掩模的抗刻蚀能力，在石英表面可以得到更深的亚波长结构，能够满足抗反层的需求，与此同时本公开制造工艺简单，成本低，能够快速大面积的制作，有利于广泛应用。

【技术实现步骤摘要】
使用金属诱导自掩模刻蚀工艺制作石英表面抗反层的方法
本公开涉及微电子技术中的纳米加工领域，尤其涉及一种使用金属诱导自掩模刻蚀工艺制作石英表面抗反层的方法。
技术介绍
熔融石英广泛应用于许多光学系统中，例如光栅，透镜和光学窗口等通常都是由熔融石英制造的。然而，由于空气-熔融石英界面的菲涅耳反射，超过7％的入射光从石英表面反射。尤其是对于193nm波长的紫外光，熔融石英的折射率是1.5603，透过率只有90.42％。所以，为了抑制菲涅耳反射造成的入射光损失，人们开发了各种抗反射层，其中石英表面蛾眼结构抗反层由于其机械性能好，环境耐久性，抗激光损伤等优点而引起了人们的重点关注。亚波长蛾眼结构抗反层通过空气和石英之间的渐变折射率分布(有效折射率从空气到石英表面逐渐增加)抑制了光的反射。蛾眼结构抗反层制作一般需要两个步骤：掩模制造和刻蚀。周期蛾眼结构一般采用电子束光刻或者干涉光刻的方法制作掩模，成本高，制作工艺复杂。随机蛾眼结构一般采用退火生成的金属纳米颗粒作为掩模。蛾眼结构的尺度由掩模尺度决定，对于193nm波长的深紫外光，需要小于80nm的特征尺寸。对于周期小于80nm的蛾眼结构，电子束光刻的方法难于快速制作大面积的掩模，而且成本很高；退火生成的金属纳米颗粒较大，难以形成特征尺寸小于80nm的掩模，并且金属颗粒容易残留在石英表面，影响透过率。所以，人们提出了快速、低成本、大面积的自掩模方法。自掩模的基本原理是基于反应离子刻蚀(RIE：Reactiveionetching)过程中形成的草状结构(grass-likestructure)。草状结构来源于刻蚀过程中的微污染，主要由刻蚀产物聚合形成。为了刻蚀石英，通常使用含有氟和碳的气体(例如CHF3、SF6、C3F8和CF4)，刻蚀过程中，在样品表面发生复杂的过程，碳氟聚合物累积，形成小团簇。但是这些小团簇作为掩模抗刻蚀能力较差，不能得到能够用于抗反层的蛾眼结构。基于此，目前亟需一种能够提高刻蚀深度的自掩模刻蚀方法，以解决上述技术问题。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本公开提供了一种使用金属诱导自掩模刻蚀工艺制作石英表面抗反层的方法，以至少部分解决以上所提出的技术问题。(二)技术方案根据本公开的一个方面，提供了一种使用金属诱导自掩模刻蚀工艺制作石英表面抗反层的方法，包括：步骤S100：利用包含氟基气体的混合气体，反应离子刻蚀金属材料和石英基片，金属材料的金属原子和/或离子溅射到石英基片表面形成非挥发金属氟化物；步骤S200：反应离子刻蚀产生的刻蚀产物聚集在非挥发金属氟化物的周围，形成微掩模；步骤S300：同时刻蚀微掩模和石英，形成亚波长结构抗反层。在本公开的一些实施例中，所述氟基气体为三氟甲烷CHF3、六氟化硫SF6、八氟丙烷C3F8和四氟化碳CF4中的一种或多种。在本公开的一些实施例中，所述金属材料为铝Al、铁Fe、银Ag、镍Ni和铜Cu中的一种或多种。在本公开的一些实施例中，所述刻蚀产生的非挥发金属氟化物为氟化铝AlF3、氟化铁FeF2、氟化银AgF、氟化镍NiF2、和氟化铜CuF2中的一种或多种。在本公开的一些实施例中，在同时刻蚀微掩模和石英基片时，氟化物作为微掩模的核，刻蚀产物不断的聚集在非挥发金属氟化物的周围，微掩模在被刻蚀的同时，又自我恢复，在整个刻蚀过程中能够形成掩蔽。在本公开的一些实施例中，同时刻蚀微掩模和石英基片后，在石英基片表面微掩模覆盖的地方形成尖峰结构。在本公开的一些实施例中，所述混合气体中氧气O2占含氟气体三氟甲烷CHF3、六氟化硫SF6、八氟丙烷C3F8和四氟化碳CF4的15％到40％。在本公开的一些实施例中，所述石英用于193纳米光刻投影物镜。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本公开使用金属诱导自掩模刻蚀工艺制作石英表面抗反层的方法至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：(1)本公开通过金属溅射到石英表面形成非挥发金属氟化物，提高了微掩模的抗刻蚀能力，在石英表面可以得到更深的亚波长结构，能够满足抗反层的需求。(2)本公开制造工艺简单，成本低，能够快速大面积的制作，有利于广泛应用。附图说明图1为本公开实施例使用金属诱导自掩模刻蚀工艺制作石英表面抗反层的方法的示意图。图2为本公开实施例中非挥发的金属氟化物形成示意图。图3为本公开实施例中微掩模形成示意图。图4为本公开实施例中亚波长结构形成示意图。【附图中本公开实施例主要元件符号说明】1-金属材料；2-石英基片；3-金属氟化物；4-微掩模。具体实施方式本公开提供了一种使用金属诱导自掩模刻蚀工艺制作石英表面抗反层的方法，包括：步骤S100，利用包含氟基气体的混合气体反应离子刻蚀金属材料和石英基片，金属溅射到石英表面形成非挥发金属氟化物；步骤S200，刻蚀产物碳氟聚合物聚集在金属氟化物周围，形成微掩模；步骤S300，同时刻蚀微掩模和石英基片，形成亚波长结构抗反层。本公开通过金属溅射到石英表面形成非挥发金属氟化物，提高了微掩模的抗刻蚀能力，在石英表面可以得到更深的亚波长结构，能够满足抗反层的需求，与此同时本公开制造工艺简单，成本低，能够快速大面积的制作，有利于广泛应用。为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。本公开某些实施例于后方将参照所附附图做更全面性地描述，其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上，本公开的各种实施例可以许多不同形式实现，而不应被解释为限于此数所阐述的实施例；相对地，提供这些实施例使得本公开满足适用的法律要求。在本公开的第一个示例性实施例中，提供了一种使用金属诱导自掩模刻蚀工艺制作石英表面抗反层的方法。图1为本公开实施例使用金属诱导自掩模刻蚀工艺制作石英表面抗反层的方法的示意图。如图1所示，本公开使用金属诱导自掩模刻蚀工艺制作石英表面抗反层的方法包括：步骤S100：利用包含氟基气体的混合气体，反应离子刻蚀铝金属材料1和石英基片2，在刻蚀过程中，石英2表面和金属材料1受到强烈的离子轰击，金属材料的金属原子和/或离子溅射到石英2表面形成非挥发的金属氟化物3，如图2所示。具体的，金属材料1可以为铝、铁、银、镍和铜中的一种或多种，但并不以此为限。本实施例中选用的为铝，在石英基片2表面形成非挥发的金属氟化物3为AlF3。具体的，氟基气体为CHF3，但并不以此为限。进一步，由CHF3和O2形成的混合气体中CHF3∶O2＝4∶1。本领域技术人员应该理解的是，混合气体的比例在一定范围内均可，上述比值仅为优选值，并不应以此为限。这里需要说明的是本公开中的石英2主要为应用于193纳米光刻投影物镜上的石英。步骤S200：刻蚀产生的碳氟聚合物聚集在非挥发的金属氟化物周围，形成微掩模4，如图3所示。具体的，本实施例中的金属氟化物为氟化铝AlF3。步骤S300：同时刻蚀石英2和微掩模4，形成亚波长结构抗反层。微掩模的刻蚀速度比石英基片的刻蚀速度慢得多，在石英2表面形成尖峰结构，如图4所示。这里需要说明的是，在整个刻蚀过程中由于非挥发的金属氟化物作为微掩模的核，在刻蚀过程中碳氟聚合物不断的聚集在金属氟化物的周围，大大提高了微掩模的抗刻蚀能力。至此，已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使用金属诱导自掩模刻蚀工艺制作石英表面抗反层的方法，包括：步骤S100：利用包含氟基气体的混合气体，反应离子刻蚀金属材料和石英基片，金属材料的金属原子和/或离子溅射到石英基片表面形成非挥发金属氟化物；步骤S200：反应离子刻蚀产生的刻蚀产物聚集在非挥发金属氟化物的周围，形成微掩模；步骤S300：同时刻蚀微掩模和石英，形成亚波长结构抗反层。

【技术特征摘要】
1.一种使用金属诱导自掩模刻蚀工艺制作石英表面抗反层的方法，包括：步骤S100：利用包含氟基气体的混合气体，反应离子刻蚀金属材料和石英基片，金属材料的金属原子和/或离子溅射到石英基片表面形成非挥发金属氟化物；步骤S200：反应离子刻蚀产生的刻蚀产物聚集在非挥发金属氟化物的周围，形成微掩模；步骤S300：同时刻蚀微掩模和石英，形成亚波长结构抗反层。2.根据权利要求1所述的制作石英表面抗反层的方法，其中，所述氟基气体为三氟甲烷CHF3、六氟化硫SF6、八氟丙烷C3F8和四氟化碳CF4中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的制作石英表面抗反层的方法，其中，所述金属材料为铝Al、铁Fe、银Ag、镍Ni和铜Cu中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的制作石英表面抗反层的方法，其中，所述刻蚀产生的非挥发金属氟...

【专利技术属性】
技术研发人员：史丽娜，李龙杰，张凯平，牛洁斌，谢常青，刘明，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11