本发明属于集成电路微纳米加工技术领域，具体地说，涉及一种含铌膜的超导量子芯片刻蚀方法。
背景技术：
集成电路制作目前普遍采用微纳米加工技术。一般集成电路制作的步骤是，首先在基片上利用溅射蒸发等手段沉积一层薄膜，然后涂上一层由光敏物质和溶剂组成的光刻胶。光刻胶感光后，通过显影使感光层受到辐射的部分或未受到辐射的部分留在基底材料表面，保留下来的光刻胶图形即是设计的图案，然后通过刻蚀或腐蚀等剥离技术将未被光刻胶覆盖的部分除去，这样设计的图案就转移到基底材料表面上形成所需的电路。
铌膜是制作超导量子芯片的重要材料，如中国科学院上海微系统与信息技术研究所的张雪等人于2016年08月15日发表在低温物理学报的《超导Nb薄膜的RIE刻蚀与表征》一文所述，目前铌膜刻蚀工艺多采用RIE(反应离子刻蚀)方式。该刻蚀工艺速率较慢、图形边缘粗糙，通常还会产生一些难以去除的点状残留。而薄膜上的粗糙边缘和点状残留严重时不仅影响后续工艺，而且还会影响芯片性能导致芯片报废。鉴于此，目前迫切需要一种稳定、可靠且方便的刻蚀工艺，刻蚀后可以获得平整的图形边缘和洁净的表面，以保障后续工艺的顺利进行和芯片性能的稳定。
技术实现要素：
1、要解决的问题
针对现有量子芯片铌膜刻蚀工艺中刻蚀时间快则产生过刻、基片破损严重，当刻蚀时间慢时，也会产生薄膜边缘粗糙且有点状残留且难以去除的问题，本发明提供了一种含铌膜的超导量子芯片刻蚀方法。本发明可以有效地解决刻蚀速度和薄膜边缘光滑平整，表面无点状残留的矛盾。本发明可以达到快速刻蚀铌膜的同时还能有效除去点状刻蚀残留物，同时还不产生过刻，得到刻蚀表面干净、薄膜边缘平整的图形。
2、技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种含铌膜的超导量子芯片刻蚀方法，包括以下步骤：
(1)清理基片，得到干净的基片；
(2)在所述干净的基片上镀铌膜；
(3)对所述基片上的铌膜进行曝光显影；
(4)对所述的基片进行刻蚀；
(5)对所述的基片进行后处理；
(6)对基片去胶。
优选的，所述步骤(1)清理基片的方法为：
1)将基片放入1-甲基-2-吡咯烷酮中超声3min-15min；
2)在异丙醇中，20℃-30℃超声3min-15min；
3)在温度为20℃-30℃的去离子水中超声3min-15min，取出吹干；
4)放入浓硫酸和30％质量浓度的双氧水组成的混合溶液中加热到100℃-130℃，浸泡5min-20min，所述混合溶液中浓硫酸和30％质量浓度的双氧水的体积比为7:3；
5)用去离子水冲洗干净，用氮气吹干；
6)放入BOE溶液中浸泡3min-5min，取出用离子水冲洗干净后用氮气吹干，得到干净的基片，所述BOE溶液由质量浓度为49％HF水溶液和质量浓度为40％NH4F水溶液组成，所述49％HF水溶液和40％NH4F水溶液的体积比为1:6。
本优选的技术方案中，步骤1)中的超声时间控制在3min-15min，可以充分地除去硅片表面的颗粒物和附着在表面的有机物，步骤2)主要作用是除去残留的1-甲基-2-吡咯烷酮，步骤3)主要作用是除去残留的异丙醇，得到表面清洁干燥的硅片，步骤4)主要作用是除去硅片表面的金属氧化物杂质，步骤6)中利用氟离子除去硅片表面被氧化形成的二氧化硅，时间少于3min则腐蚀不充分，时间超过5min就会对基片损伤。
优选的，所述步骤(2)中在基片上镀铌膜的方法为：采用磁控溅射镀膜方式镀铌，得到镀铌膜的基片，镀膜时将所述干净的基片固定在靶材上方的基板上，将腔体真空抽至5x10-3Pa以上，然后通入氩气，所述氩气流量设置在1sccm-10sccm，调节调压阀，将气压设置在0.5Pa-2.5Pa，溅射电源使用直流电源，电源电流设置在400mA-1500mA。
本优选的技术方案中，将腔体真空抽至5x10-3Pa以上，可以有效的减少杂质气体残留，得到质量纯净的铌膜，电流在400mA-1500mA和气压在0.5Pa-2.5Pa，氩气流量设置在1sccm-10sccm，三者的综合作用是为了达到理想的镀膜速率，得到厚度均匀、晶粒大小适宜、薄膜应力较小的铌膜。如果溅射速度太快，溅射下来薄膜原子来不及运动到能量最小的位置，容易产生较多的缺陷位错等。但是，如果溅射速度过慢，薄膜受到污染的几率增加，尤其是对铌这样的易与活性气体反应的薄膜材料，溅射速度慢容易引起膜内氧含量的增加，甚至使薄膜不再超导。
优选的，所述步骤(3)中曝光显影的方法为：在所述镀铌膜的基片上的铌膜上涂光刻胶，匀胶参数设置为3000r/min-4500r/min，时间35s-1min，85℃-100℃烘烤40s-2min，曝光后在显影液中显影30s-2min，取出冲洗，然后用氮气吹干，得到显影后的基片。
本优选的技术方案中，在上述匀胶参数综合作用下，形成厚度均匀、能抗住刻蚀的光刻胶层，通过曝光显影时间控制在30s-2min，得到表面洁净、图形比例高保真度的光刻胶图案。
优选的，所述步骤(4)为：使用高密度等离子体刻蚀机刻蚀所述的铌膜，在系统保持真空>5x10-3pa条件下，通入氦气和含氟有机气体，所述氦气流量为10sccm-20sccm，所述含氟有机气体流量为15sccm-30sccm，工作气压设置在1Pa-5Pa，高密度等离子体刻蚀机的上电极功率设置为200W-400W，高密度等离子体刻蚀机的下电极功率设置为5W-20W，刻蚀30s-120s，得到刻蚀的基片。
本优选的技术方案中，氦气流量设置为10sccm-20sccm，氦气流量太低，冷却效果不好，流量高，影响刻蚀速率。冷却基片，防止刻蚀时基片温度过高。
含氟有机气体流量为15sccm-30sccm，工作气压设置在1Pa-5Pa，高密度等离子体刻蚀机的上电极功率设置为200W-400W的综合条件下，可以产生密度较高的等离子体，保证较高的刻蚀速率，如果功率超过400W，刻蚀时基片过热会导致光刻胶被刻糊，后续难以去除。如果功率低于200W的话，刻蚀速度较慢。
下电极功率设置为5W-20W，可以控制等离子体的轰击速度和物理刻蚀效果，功率太高会使得刻蚀选择比降低光刻胶被刻蚀严重，功率低，刻蚀速率很慢。
优选的，所述步骤(6)为：将所述后处理后的基片放入20℃-90℃的1-甲基-2-吡咯烷酮溶液中浸泡4h以上，取出后，在1-甲基-2-吡咯烷酮溶液中超声3min-10min，再放入异丙醇溶液中超声3min-15min，取出用氮气干燥。
本优选的技术方案中，温度越高溶液溶解光刻胶能力越强，但不能超过1-甲基-2-吡咯烷酮的闪点91℃。
优选的，所述步骤(5)为：将所述刻蚀的基片放入高密度等离子体刻蚀机中，在系统保持真空>5x10-3pa条件下，通入氦气和含氟有机气体，所述氦气流量为10sccm-20sccm，所述含氟有机气体流量为15sccm-30sccm，工作气压设置在1Pa-5Pa，将高密度等离子体刻蚀机的上电极和下电极的功率都设置10W-150W，刻蚀15s-5s，得到后处理后的基片。
本技术方案中，将高密度等离子体刻蚀机的上电极和下电极的功率都设置10W-150W，降低高密度等离子体刻蚀机刻蚀中化学腐蚀速率，增加物理刻蚀速率，功率太低物理刻蚀效果较弱，功率太高刻蚀速率快容易产生过刻，刻蚀15s-5s，时间短刻蚀不充分，太长则过刻。
优选的，所述步骤(5)为：将所述刻蚀的基片放入离子束刻蚀机，真空抽至高于1x10-3Pa，通入氩气，所述氩气流量为5sccm-15sccm，工作气压1.8x10-2Pa-2.5x10-2Pa，离子能量为200eV-500eV，离子束电流为50mA-150mA，中和电流为30mA-150mA，刻蚀2min-5min，得到后处理后的基片。
在本技术方案中，真空抽至高于1x10-3Pa，在该真空度下，能够有效地减少杂质气体，将离子能量设置为200eV-500eV，离子束电流设置为50mA-150mA，中和电流设置为30mA-150mA。在此条件下，能得到能量适宜的氩离子束流，刻蚀速率较快而且不会使基片温度过高。
优选的，含氟有机气体为CF4、C2F6、C4F8、CBrF4、CHF3、F2、SF6、NF3和CF2O中一种或几种。
其中，sccm为气体流量单位，“标准毫升/分钟”。
3、有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明在正常的刻蚀后加入后处理步骤，该后处理步骤能够有效地去除点状残留，同时使薄膜边缘光滑平整，同时节省了刻蚀时间；
(2)本发明使用高密度等离子体刻蚀机刻蚀显影后的基片上的铌膜，在系统保持真空>5x10-3pa条件下，通入10sccm-20sccm氦气和15sccm-30sccm含氟有机气体，工作气压设置在1Pa-5Pa，高密度等离子体刻蚀机的上电极功率设置为200w-400W，高密度等离子体刻蚀机的下电极功率设置为5w-20W，刻蚀10s-50s，在刻蚀中，上电极功率为200W-400W，下电极功率设置为5W-20W，在此综合条件下，当上、下电极在上述功率范围内，可以有效地增加刻蚀速率，减少刻蚀时间，而且不产生过刻，基片完整，边缘有些许粗糙，只有极少量的点状残留，该点状残留经过以下后处理步骤可以得刻蚀表面干净、边缘平整的图形；
(3)本发明的技术方案中，针对现有技术基片刻蚀过程中容易出现的基片易过刻、损伤严重或者薄膜边缘粗糙有点状残留的问题，在刻蚀步骤之后创造性地增加了“后处理”步骤。本发明提供了两种“后处理”的方法：
1)其中一种方法是，将刻蚀后的基片放入高密度等离子体刻蚀机中，在系统保持真空>5x10-3pa条件下，通入10sccm-20sccm氦气和15sccm-30sccm含氟有机气体，工作气压设置在1Pa-5Pa，将高密度等离子体刻蚀机的上电极和下电极的功率都设置为50W-150W，刻蚀15s-5s，在此综合条件下，增大下电极功率可以增加粒子物理刻蚀效果，一方面物理轰击可以除去点状残留物，另一方物理轰击还能对粗糙的薄膜表面进行修饰，使其光滑平整，同时由于减小了上电极功率，化学刻蚀速率较小，在化学刻蚀继续进行的同时，不会对已经刻透的部分产生过刻，从而达到快速刻蚀铌膜的同时还能有效除去点状刻蚀残留物，不产生过刻，得到刻蚀表面干净、薄膜边缘平整的图形。后处理过程不需要将基片重新取出，操作简单；
2)另一种方法为：将所述刻蚀的基片放入离子束刻蚀机，真空抽至高于1x10-3Pa，通入氩气5sccm-15sccm，工作气压1.8-2.5x10-2Pa，离子能量200eV-500eV，离子束流50mA-150mA，中和电流30mA-150mA，刻蚀2min-5min，得到后处理后的基片，通过氩离子的物理刻蚀作用可以有效地清除点状残留，同时由于离子束刻蚀机刻蚀的无选择性，不会影响已刻蚀图形边缘平整度，物理轰击也可以进一步修饰粗糙的薄膜表面，得到更为洁净的刻蚀表面，通过调节高密度等离子体刻蚀机刻蚀参数可以有选择地调节刻蚀速率，不会产生过刻。
附图说明
图1为在高密度等离子体刻蚀机中后处理得到的铌膜刻蚀表面扫描电镜图；
图2为采用离子束刻蚀机后处理方式得到的铌膜刻蚀结构扫描电镜图；
图3为相同高密度等离子体刻蚀机刻蚀参数，增加刻蚀时间得到的铌膜刻蚀表面扫描电镜图；
图4为增加高密度等离子体刻蚀机的功率和时间，得到的铌膜刻蚀表面扫描电镜图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
实施例1
采用高密度等离子体刻蚀机进行后处理，得到的含铌膜的超导量子芯片，其刻蚀方法如下：
(1)基片清理：选择高纯硅片作为芯片的基底。该基底即为基片，基片清理采用1-甲基-2-吡咯烷酮溶液常温超声3min，再转移到异丙醇中20℃下超声3min，然后在去离子水中20℃超声3min，取出吹干，再放入到浓硫酸和30％质量浓度的双氧水组成的混合溶液中，所述浓硫酸和所述30％质量浓度的双氧水的体积比为7:3，加热到100℃，浸泡5min，再用去离子水冲洗干净，用氮气吹干，最后放入BOE溶液，浸泡3min，取出用离子水冲洗干净后用氮气吹干，所述BOE溶液由质量浓度为49％HF水溶液和质量浓度为40％NH4F水溶液组成，得到干净的基片，所述49％HF水溶液和40％NH4F水溶液的体积比为1:6。
(2)镀膜：采用磁控溅射镀膜方式镀铌，得到镀铌膜的基片，镀膜时将所述干净的基片固定在靶材上方的基板上，将腔体真空抽至5x10-3Pa以上，然后通入氩气，流量设置在1sccm，调节调压阀，将气压设置在0.5Pa，溅射电源使用直流电源，电源电流设置在400mA，制作的铌膜厚度为100nm。
(3)曝光显影：在所述镀铌膜的基片上的铌膜上涂光刻胶，匀胶参数设置3000r/min，时间35s，85℃烘烤40s坚膜，在曝光机进行紫外曝光后，在显影液中显影30s，取出用去离子水冲洗干净，然后用氮气吹干，得到显影后的基片。
(4)刻蚀：使用高密度等离子体刻蚀机刻蚀所述显影后的基片上的铌膜，刻蚀时将系统抽至真空>5x10-3pa条件下，通入10sccm氦气和15sccm含氟有机气体SF6，其中氦气作为冷却气体起到冷却基片的作用，SF6作为反应气体，工作气压设置在1Pa，高密度等离子体刻蚀机的上电极功率设置为200W，高密度等离子体刻蚀机的下电极功率设置为5W，刻蚀30s，得到刻蚀的基片。在此条件下刻蚀，可以有效地增加刻蚀速率，减少刻蚀时间，而且不产生过刻，基片完整，边缘有些许粗糙，只有极少量的点状残留。
所述SF6可以用CF4、C2F6、C4F8、CBrF4、CHF3、F2、SF6、NF3、CF2O中的一种或几种代替。
(5)后处理：将所述刻蚀的基片放入高密度等离子体刻蚀机中，在系统保持真空>5x10-3pa条件下，通入10sccm氦气和15sccm含氟有机气体SF6，工作气压设置在1Pa，将高密度等离子体刻蚀机的上电极和下电极的功率都设置为10W，刻蚀15s，得到后处理后的基片。
在此综合条件下，增大下电极功率可以增加粒子物理刻蚀效果，一方面物理轰击可以除去点状残留物，另一方物理轰击还能对粗糙的薄膜表面进行修饰，使其光滑平整，同时由于减小了上电极功率，化学刻蚀速率较小，在化学刻蚀继续进行的同时，不会对已经刻透的部分产生过刻，从而达到快速刻蚀铌膜的同时还能有效除去点状刻蚀残留物，不产生过刻，得到刻蚀表面干净、薄膜边缘平整的图形。后处理过程不需要将基片重新取出，操作简单。
所述SF6可以用CF4、C2F6、C4F8、CBrF4、CHF3、F2、SF6、NF3、CF2O中的一种或几种代替。
(6)去胶：将所述后处理后的基片放入20℃的1-甲基-2-吡咯烷酮溶液中浸泡4h，取出后，在1-甲基-2-吡络烷酮溶液中超声3min，再放入异丙醇溶液中超声3min，取出用去离子水超声5min后用氮气吹干。
得到如图1所示的铌膜超导量子芯片，图1是本实施例的铌膜刻蚀表面扫描电镜图片。由图1观察可知，基于实施例1的工艺条件得到的图形边缘平整，表面洁净。
实施例2
采用高密度等离子体刻蚀机进行后处理，得到的含铌膜的超导量子芯片，其刻蚀方法如下：
(1)基片清理：选择高纯硅片作为芯片的基底。该基底即为基片，基片清理采用1-甲基-2-吡咯烷酮溶液常温超声9min，再转移到异丙醇中25℃下超声12min，然后在去离子水中25℃超声12min，取出吹干，再放入浓硫酸和30％质量浓度的双氧水组成的混合溶液中，所述浓硫酸和所述30％质量浓度的双氧水的体积比为7:3，加热到115℃，浸泡12min，再用去离子水冲洗干净，用氮气吹干，最后放入BOE溶液，浸泡4min，取出用离子水冲洗干净后用氮气吹干所述BOE溶液由质量浓度为49％HF水溶液和质量浓度为40％NH4F水溶液组成，得到干净的基片，所述49％HF水溶液和40％NH4F水溶液的体积比为1:6。
(2)镀膜：采用磁控溅射镀膜方式镀铌，得到镀铌膜的基片，镀膜时将所述干净的基片固定在靶材上方的基板上，将腔体真空抽至5x10-3Pa以上，然后通入氩气，流量设置在6sccm，调节调压阀，将气压设置在1Pa，溅射电源使用直流电源，电源电流设置在1000mA，制作的铌膜厚度为150nm。
(3)曝光显影：在所述镀铌膜的基片上的铌膜上涂光刻胶，匀胶参数设置3800r/min，时间50s，92℃烘烤80s坚膜，在曝光机进行紫外曝光后，在显影液中显影75s，取出用去离子水冲洗干净，然后用氮气吹干，得到显影后的基片。
(4)刻蚀：使用高密度等离子体刻蚀机刻蚀所述显影后的基片上的铌膜，刻蚀时将系统抽至真空>5x10-3pa条件下，通入15sccm氦气和22sccm含氟有机气体CF4，其中氦气作为冷却气体起到冷却基片的作用，CF4作为反应气体，工作气压设置在3Pa，高密度等离子体刻蚀机的上电极功率设置为300W，高密度等离子体刻蚀机的下电极功率设置为12W，刻蚀75s，得到刻蚀的基片。
所述CF4可以用SF6、C2F6、C4F8、CBrF4、CHF3、F2、SF6、NF3、CF2O中的一种或几种代替。
(5)后处理：将所述刻蚀的基片放入高密度等离子体刻蚀机中，在系统保持真空>5x10-3pa条件下，通入15sccm氦气和22sccm含氟有机气体C2F6，工作气压设置在3Pa，将高密度等离子体刻蚀机的上电极和下电极的功率都设置为80W，刻蚀10s，得到后处理后的基片。
在此综合条件下，增大下电极功率可以增加粒子物理刻蚀效果，一方面物理轰击可以除去点状残留物，另一方物理轰击还能对粗糙的薄膜表面进行修饰，使其光滑平整，同时由于减小了上电极功率，化学刻蚀速率较小，在化学刻蚀继续进行的同时，不会对已经刻透的部分产生过刻，从而达到快速刻蚀铌膜的同时还能有效除去点状刻蚀残留物，不产生过刻，得到刻蚀表面干净、薄膜边缘平整的图形。后处理过程不需要将基片重新取出，操作简单。
所述C2F6可以用SF6、CF4、、C4F8、CBrF4、CHF3、F2、SF6、NF3、CF2O中一种或几种代替。
(6)去胶：将所述后处理后的基片放入55℃的1-甲基-2-吡咯烷酮溶液中浸泡12h，取出后，在1-甲基-2-吡络烷酮溶液中超声6min，再放入异丙醇溶液中超声9min，取出用去离子水超声5min后，用氮气吹干。
在此刻蚀工艺下得到的芯片中铌膜边缘平整，通过后处理过程有效地除去了刻蚀时留下的点状残留物，得到较为干净的铌膜图形。
实施例3
采用高密度等离子体刻蚀机进行后处理，得到的含铌膜的超导量子芯片，其刻蚀方法如下：
(1)基片清理：选择高纯硅片作为芯片的基底。该基底即为基片，基片清理采用1-甲基-2-吡咯烷酮溶液常温超声15min，再转移到异丙醇中30℃下超声15min，然后在去离子水中30℃超声15min，取出吹干，再放入浓硫酸和30％质量浓度的双氧水组成的混合溶液中，所述浓硫酸和所述30％质量浓度的双氧水的体积比为7:3，加热到130℃，浸泡20min，再用去离子水冲洗干净，用氮气吹干，最后放入BOE溶液，浸泡5min，取出用离子水冲洗干净后用氮气吹干所述BOE溶液由质量浓度为49％HF水溶液和质量浓度为40％NH4F水溶液组成，得到干净的基片，所述49％HF水溶液和40％NH4F水溶液的体积比为1:6。
(2)镀膜：采用磁控溅射镀膜方式镀铌，得到镀铌膜的基片，镀膜时将所述干净的基片固定在靶材上方的基板上，将腔体真空抽至5x10-3Pa以上，然后通入氩气，流量设置在10sccm，调节调压阀，将气压设置在2.5Pa，溅射电源使用直流电源，电源电流设置在1500mA，制作的铌膜厚度为200nm。
(3)曝光显影：在所述镀铌膜的基片上的铌膜上涂光刻胶，匀胶参数设置4500r/min，时间1min，100℃烘烤2min坚膜，在曝光机进行紫外曝光后，在显影液中显影120s，取出用去离子水冲洗干净，然后用氮气吹干，得到显影后的基片。
(4)刻蚀：使用高密度等离子体刻蚀机刻蚀所述显影后的基片上的铌膜，刻蚀时将系统抽至真空>5x 10-3pa条件下，通入20sccm氦气和30sccm含氟有机气体SF6，其中氦气作为冷却气体起到冷却基片的作用，SF6作为反应气体，工作气压设置在5Pa，高密度等离子体刻蚀机的上电极功率设置为400W，高密度等离子体刻蚀机的下电极功率设置为20W，刻蚀120s，得到刻蚀的基片。在此条件下刻蚀，可以有效地增加刻蚀速率，减少刻蚀时间，而且不产生过刻，基片完整，边缘有些许粗糙，只有极少量的点状残留。
(5)后处理：将所述刻蚀的基片放入高密度等离子体刻蚀机中，在系统保持真空>5x10-3pa条件下，通入20sccm氦气和30sccm含氟有机气体SF6，工作气压设置在1Pa，将高密度等离子体刻蚀机的上电极和下电极的功率都设置为150W，刻蚀5s，得到后处理后的基片。
在此综合条件下，增大下电极功率可以增加粒子物理刻蚀效果，一方面物理轰击可以除去点状残留物，另一方物理轰击还能对粗糙的薄膜表面进行修饰，使其光滑平整，同时由于减小了上电极功率，化学刻蚀速率较小，在化学刻蚀继续进行的同时，不会对已经刻透的部分产生过刻，从而达到快速刻蚀铌膜的同时还能有效除去点状刻蚀残留物，不产生过刻，得到刻蚀表面干净、薄膜边缘平整的图形。后处理过程不需要将基片重新取出，操作简单。
(6)去胶：将所述后处理后的基片放入90℃的1-甲基-2-吡咯烷酮溶液中浸泡20h，取出后，在1-甲基-2-吡络烷酮溶液中超声10min，再放入异丙醇溶液中超声15min，取出用去离子水超声12min后用氮气吹干。
增加刻蚀下电极功率，减小上电极功率可以有效去除点状残留，同时较小的上电极功率不会影响已刻蚀铌膜平整的边缘，得到了较为理想的铌膜图形。
实施例4
采用离子束刻蚀机进行后处理，得到的含铌膜的超导量子芯片，其刻蚀方法如下：
(1)基片清理：选择高纯硅片作为芯片的基底。该基底即为基片，基片清理采用1-甲基-2-吡咯烷酮溶液常温超声9min，再转移到异丙醇中25℃下超声12min，然后在去离子水中25℃超声12min，取出吹干，再放入浓硫酸和30％质量浓度的双氧水组成的混合溶液中，所述浓硫酸和所述30％质量浓度的双氧水的体积比为7:3，加热到115℃，浸泡12min，再用去离子水冲洗干净，用氮气吹干，最后放入BOE溶液，浸泡4min，取出用离子水冲洗干净后用氮气吹干所述BOE溶液由质量浓度为49％HF水溶液和质量浓度为40％NH4F水溶液组成，得到干净的基片，所述49％HF水溶液和40％NH4F水溶液的体积比为1:6。
(2)镀膜：采用磁控溅射镀膜方式镀铌，得到镀铌膜的基片，镀膜时将所述干净的基片固定在靶材上方的基板上，将腔体真空抽至5x10-3Pa以上，然后通入氩气，流量设置在6sccm，调节调压阀，将气压设置在1Pa，溅射电源使用直流电源，电源电流设置在1000mA，制作的铌膜厚度为150nm。
(3)曝光显影：在所述镀铌膜的基片上的铌膜上涂光刻胶，匀胶参数设置3800r/min，时间50s，92℃烘烤80s坚膜，在曝光机进行紫外曝光后，在显影液中显影60s，取出用去离子水冲洗干净，然后用氮气吹干，得到显影后的基片。
(4)刻蚀：使用高密度等离子体刻蚀机刻蚀所述显影后的基片上的铌膜，刻蚀时将系统抽至真空>5x10-3pa条件下，通入15sccm氦气和22sccm含氟有机气体为CBrF4和CHF3组合，两种气体的体积比为1:1，其中氦气作为冷却气体起到冷却基片的作用，含氟有机气体作为反应气体，工作气压设置在3Pa，高密度等离子体刻蚀机的上电极功率设置为300W，高密度等离子体刻蚀机的下电极功率设置为12W，刻蚀60s，得到刻蚀的基片。
所述含氟有机气体可以用SF6、CF4、C2F6、C4F8、F2、SF6、NF3、CF2O中的一种或几种代替。
(5)后处理：将所述刻蚀的基片放入离子束刻蚀机，真空抽至高于1x10-3Pa，通入氩气5sccm，工作气压1.8x10-2Pa，离子能量200eV，离子束流50mA，中和电流30mA，刻蚀2min，得到后处理后的基片。
(6)去胶：将所述后处理后的基片放入55℃的1-甲基-2-吡络烷酮溶液中浸泡12h，取出后，在1-甲基-2-吡咯烷酮溶液中超声6min，再放入异丙醇溶液中超声12min，取出用去离子水超声5min后，用氮气吹干。
通过离子束轰击去除点状残留，由于离子束轰击的无选择性可以有效地去除点状残留物，去胶后得到洁净的刻蚀表面，同事由于控制离子束刻蚀时间，在较短的时间内不会对一刻蚀的部分产生严重的过刻。
实施例5
采用离子束刻蚀机进行后处理，得到的含铌膜的超导量子芯片，其刻蚀方法如下：
(1)基片清理：选择高纯硅片作为芯片的基底。该基底即为基片，基片清理采用1-甲基-2-吡咯烷酮溶液常温超声15min，再转移到异丙醇中30℃下超声15min，然后在去离子水中30℃超声15min，取出吹干，再放入浓硫酸和30％质量浓度的双氧水组成的混合溶液中，所述浓硫酸和所述30％质量浓度的双氧水的体积比为7:3，加热到130℃，浸泡20min，再用去离子水冲洗干净，用氮气吹干，最后放入BOE溶液，浸泡5min，取出用离子水冲洗干净后用氮气吹干所述BOE溶液由质量浓度为49％HF水溶液和质量浓度为40％NH4F水溶液组成，得到干净的基片，所述49％HF水溶液和40％NH4F水溶液的体积比为1:6。
(2)镀膜：采用磁控溅射镀膜方式镀铌，得到镀铌膜的基片，镀膜时将所述干净的基片固定在靶材上方的基板上，将腔体真空抽至5x10-3Pa以上，然后通入氩气，流量设置在10sccm，调节调压阀，将气压设置在2.5Pa，溅射电源使用直流电源，电源电流设置在1500mA，制作的铌膜厚度为200nm。
(3)曝光显影：在所述镀铌膜的基片上的铌膜上涂光刻胶，匀胶参数设置4500r/min，时间1min，100℃烘烤2min坚膜，在曝光机进行紫外曝光后，在显影液中显影100s，取出用去离子水冲洗干净，然后用氮气吹干，得到显影后的基片。
(4)刻蚀：使用高密度等离子体刻蚀机刻蚀所述显影后的基片上的铌膜，刻蚀时将系统抽至真空>5x 10-3pa条件下，通入20sccm氦气和30sccm含氟有机气体，含氟有机气体为NF3和SF6组合，两种气体的体积比为3:1，其中氦气作为冷却气体起到冷却基片的作用，含氟有机气体作为反应气体，工作气压设置在5Pa，高密度等离子体刻蚀机的上电极功率设置为400W，高密度等离子体刻蚀机的下电极功率设置为20W，刻蚀90s，得到刻蚀的基片。在此条件下刻蚀，可以有效地增加刻蚀速率，减少刻蚀时间，而且不产生过刻，基片完整，边缘有些许粗糙，只有极少量的点状残留。
所述含氟有机气体可以用CF4、C2F6、C4F8、F2、SF6、CF2O中的一种或几种代替。
(5)后处理：将所述刻蚀的基片放入离子束刻蚀机，真空抽至高于1x10-3Pa，通入氩气15sccm，工作气压2.5x10-2Pa，离子能量500eV，离子束流150mA，中和电流150mA，刻蚀5min，得到后处理后的基片。
(6)去胶：将所述后处理后的基片放入20℃的1-甲基-2-吡络烷酮溶液中浸泡20h，取出后，在1-甲基-2-吡咯烷酮溶液中超声10min，再放入异丙醇溶液中超声15min，取出用去离子水超声12min后用氮气吹干。
采用较高的离子能量轰击降低轰击时间得到的铌膜图形边缘平整，点状残留物去除的较为干净，无明显过刻。
实施例6
采用离子束刻蚀机进行后处理，得到的含铌膜的超导量子芯片，其刻蚀方法如下：
(1)基片清理：选择高纯硅片作为芯片的基底。基片清理采用1-甲基-2-吡咯烷酮加热到80℃浸泡5min，超声5min；再转移到异丙醇溶液中常温下超声5min，然后在去离子水中常温超声3min，取出吹干，再放入食人鱼溶液(浓硫酸和30％质量浓度的双氧水比例为7:3)中加热到120℃浸泡5min，再用去离子水冲洗干净用氮气吹干，最后放入BOE溶液浸泡3min，取出用离子水冲洗干净后吹干。
(2)镀膜：采用磁控溅射镀膜方式镀铌，电源使用直流电源，本底真空抽至5x 10-5Pa，溅射气体使用氩气，流量为1.5sccm。镀膜时溅射气压设置为1.5Pa溅射电流1000mA，制作的铌膜厚度为100nm。
(3)曝光显影：在铌膜上涂上一层光刻胶，匀胶参数设置4000r/min，时间40s，90℃烘烤60s坚膜。曝光后在显影液中显影45s取出冲洗，然后吹干。
(4)刻蚀：使用高密度等离子体刻蚀机刻蚀铌膜。系统抽至高真空状态下(>5x 10-3pa)通入10sccm氦气和20sccm SF6，氦气作为冷却气体起到冷却基片的作用，SF6作为反应气体。工作气压设置在2.5Pa，高密度等离子体刻蚀机的上电极功率源设置300W，下电极功率源设置为10W，刻蚀45s。
(5)后处理部分：将高密度等离子体刻蚀机刻蚀后的芯片放入离子束刻蚀机中，真空抽至1x10-3Pa通入氩气10sccm，工作气压调节到2x 10-2Pa，离子能量调至325eV，离子束流90mA，中和电流为30mA-150mA，刻蚀3.5min，得到后处理后的基片。
通过氩离子的物理刻蚀作用可以有效地清除点状残留，同时由于高密度等离子体刻蚀机刻蚀的无选择性，不会影响已刻蚀图形边缘平整度，物理轰击也可以进一步修饰粗糙的薄膜表面，得到更为洁净的刻蚀表面，通过调节高密度等离子体刻蚀机刻蚀参数可以有选择地调节刻蚀速率，不会产生过刻。
(6)去胶：将刻蚀后的芯片放入80℃的1-甲基-2-吡咯烷酮溶液中浸泡4h，然后取出放入1-甲基-2-吡络烷酮溶液中超声5min，再用异丙醇超声5min，取出用去离子水超声5min后用氮气吹干。
得到如图2所示的芯片，图2是采用离子束刻蚀机后处理方式得到的铌膜刻蚀结构扫描电镜图片，表明采用离子束刻蚀机后处理方式也可以实现理想的铌膜刻蚀效果。
实施例7
对照组：没有后处理步骤，单纯增加高密度等离子体刻蚀机刻蚀步骤中的刻蚀时间。
本实施例是采用现有的含铌膜的超导量子芯片刻蚀方法来制备基片，具体方法步骤如下：
(1)基片清理：选择高纯硅片作为芯片的基底。该基底即为基片，基片清理采用1-甲基-2-吡咯烷酮溶液常温超声15min，再转移到异丙醇中30℃下超声15min，然后在去离子水中30℃超声15min，取出吹干，再放入浓硫酸和30％质量浓度的双氧水组成的混合溶液中，所述浓硫酸和所述30％质量浓度的双氧水的体积比为7:3，加热到130℃，浸泡20min，再用去离子水冲洗干净，用氮气吹干，最后放入BOE溶液，浸泡5min，取出用离子水冲洗干净后用氮气吹干所述BOE溶液由质量浓度为49％HF水溶液和质量浓度为40％NH4F水溶液组成，得到干净的基片，所述49％HF水溶液和40％NH4F水溶液的体积比为1:6。
(2)镀膜：采用磁控溅射镀膜方式镀铌，得到镀铌膜的基片，镀膜时将所述干净的基片固定在靶材上方的基板上，将腔体真空抽至5x10-3Pa以上，然后通入氩气，流量设置在10sccm，调节调压阀，将气压设置在2.5Pa，溅射电源使用直流电源，电源电流设置在1500mA，制作的铌膜厚度为200nm。
(3)曝光显影：在所述镀铌膜的基片上的铌膜上涂光刻胶，匀胶参数设置4500r/min，时间1min，100℃烘烤2min坚膜，在曝光机进行紫外曝光后，在显影液中显影120s，取出用去离子水冲洗干净，然后用氮气吹干，得到显影后的基片。
(4)刻蚀：使用高密度等离子体刻蚀机刻蚀所述显影后的基片上的铌膜，刻蚀时将系统抽至真空>5x 10-3pa条件下，通入20sccm氦气和30sccm含氟有机气体SF6，其中氦气作为冷却气体起到冷却基片的作用，SF6作为反应气体，工作气压设置在5Pa，高密度等离子体刻蚀机的上电极功率设置为400W，高密度等离子体刻蚀机的下电极功率设置为20W，刻蚀120s，得到刻蚀的基片。在此条件下刻蚀，可以有效地增加刻蚀速率，减少刻蚀时间，而且不产生过刻，基片完整，边缘有些许粗糙，只有极少量的点状残留。
(5)去胶：将所述后处理后的基片放入20℃的1-甲基-2-吡咯烷酮溶液中浸泡20h，取出后，在1-甲基-2-吡络烷酮溶液中超声10min，再放入异丙醇溶液中超声15min，取出用去离子水超声12min后用氮气吹干。
本实施例7中基片清理、镀膜、曝光显影、去胶过程均和实施例3一样，不同的是步骤(4)中刻蚀时间由120s增大到200s，步骤(4)中其它参数一样，且没有实施例3中的后处理步骤，得到如图3所示的芯片，图3是相同刻蚀参数，增加刻蚀时间得到的铌膜刻蚀表面扫描电镜图片，表明单纯的增加刻蚀时间并不能去除点状残留。
实施例8
对照组：后处理中增加高密度等离子体刻蚀机上电极功率，下电极功率不变，同时通入氩气
采用本发明的工艺方法，制备量子芯片的工艺如下：
(1)基片清理：选择高纯硅片作为芯片的基底。该基底即为基片，基片清理采用1-甲基-2-吡咯烷酮溶液常温超声3min，再转移到异丙醇中20℃下超声3min，然后在去离子水中20℃超声3min，取出吹干，再放入到浓硫酸和30％质量浓度的双氧水组成的混合溶液中，所述浓硫酸和所述30％质量浓度的双氧水的体积比为7:3，加热到100℃，浸泡5min，再用去离子水冲洗干净，用氮气吹干，最后放入BOE溶液，浸泡3min，取出用离子水冲洗干净后用氮气吹干，所述BOE溶液由质量浓度为49％HF水溶液和质量浓度为40％NH4F水溶液组成，得到干净的基片，所述49％HF水溶液和40％NH4F水溶液的体积比为1:6。
(2)镀膜：采用磁控溅射镀膜方式镀铌，得到镀铌膜的基片，镀膜时将所述干净的基片固定在靶材上方的基板上，将腔体真空抽至5x10-3Pa以上，然后通入氩气，流量设置在1sccm，调节调压阀，将气压设置在0.5Pa，溅射电源使用直流电源，电源电流设置在400mA，制作的铌膜厚度为100nm。
(3)曝光显影：在所述镀铌膜的基片上的铌膜上涂光刻胶，匀胶参数设置3000r/min，时间35s，85℃烘烤40s坚膜，在曝光机进行紫外曝光后，在显影液中显影30s，取出用去离子水冲洗干净，然后用氮气吹干，得到显影后的基片。
(4)刻蚀：使用高密度等离子体刻蚀机刻蚀所述显影后的基片上的铌膜，刻蚀时将系统抽至真空>5x10-3pa条件下，通入10sccm氦气和15sccm含氟有机气体F2，其中氦气作为冷却气体起到冷却基片的作用，F2作为反应气体，工作气压设置在1Pa，高密度等离子体刻蚀机的上电极功率设置为200W，高密度等离子体刻蚀机的下电极功率设置为5W，刻蚀30s，得到刻蚀的基片。在此条件下刻蚀，可以有效地增加刻蚀速率，减少刻蚀时间，而且不产生过刻，基片完整，边缘有些许粗糙，只有极少量的点状残留。
所述含氟有机气体可以用CF4、C2F6、C4F8、CBrF4、CHF3、SF6、NF3、CF2O中的一种或几种代替。
(5)刻蚀结束后不改变SF6和氦气的流量，通入10sccm的氩气调节反应腔的气压至5Pa，高密度等离子体刻蚀机上电极功率调至150W，下电极功率仍设置为10W，刻蚀30s。
(6)去胶：将所述后处理后的基片放入20℃的1-甲基-2-吡咯烷酮溶液中浸泡4h，取出后，在1-甲基-2-吡络烷酮溶液中超声3min，再放入异丙醇溶液中超声3min，取出用去离子水超声5min后用氮气吹干。
实施例8和实施例1相比，基片清理、镀膜、曝光显影、刻蚀和去胶都一样，区别在于，后处理不一样，实施例8中刻蚀结束后不改变SF6和氦气的流量，通入10sccm的氩气调节反应腔的气压至5Pa，高密度等离子体刻蚀机上电极功率调至150W，下电极功率仍设置为10W，刻蚀30s，得到如图4所示的扫描电镜图，图4表明表明增加高密度等离子体刻蚀机上电极功率，并通入氩气，由于通入氩气增加了物理刻蚀效果，可以得到相对干净的刻蚀表面，但是由于化学刻蚀效果增强的更多得到的铌膜图形边缘不平整，且仍有少量的点状残留。ICP为高密度等离子体刻蚀机。