專利名稱：基于電子束光刻和x射線曝光制作多層膜閃耀光柵的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體微細加工技術領域，特別是一種基于電子束光刻和X射線曝光制作多層膜閃耀光柵的方法。
背景技術：
多層膜閃耀光柵是一種二維人造周期晶體，氣制備方法是在多層膜上刻蝕光柵或在普通的光上表面沉積多層膜。它將光柵的衍射和多層膜的的布拉格衍射結合起來，具有新的衍射特點，并且充分利用周期性多層膜的高反射效率來提高光柵在高角入射時的反射率，從而把光柵的高分辨率和周期性多層膜的高反射率很好的結合起來。目前制備多層膜閃耀光柵的方法主要是機械刻劃，其優(yōu)點主要是刻劃的圖形面積可以很大，但由于機械刻劃在刻劃每一條柵線條時都需要對準，對環(huán)境的溫度和濕度要求很高，因此其效率很低，并且由于劃刀的限制，制備的柵線密度很有限，通常在1000線/毫米左右。電子束光刻具有分辨率高，特征尺寸小和具有圖形生成能力的特點，是制作X射線光刻掩模的常用方法。X射線具有極高的分辨率，并且效率高，可實現(xiàn)小批量生產。但是由于電子束設備的限制，并且利用電子束很難形成閃耀角，而X射線沒有圖形發(fā)生能力，因此可以將電子束光刻和X射線技術結合在一起。本發(fā)明在接觸式X射線曝光時，通過調整所制作的曝光卡具方向來改變X射線入射角，得到光刻膠閃耀角，最后通過精確控制多層膜生長，實現(xiàn)多層膜閃耀光柵的制作。

發(fā)明內容
(一)要解決的技術問題有鑒于此，本發(fā)明的主要目的是提供一種基于電子束光刻和X射線曝光制作多層膜閃耀光柵的方法，以解決機械刻劃制備多層膜閃耀光柵中效率低和柵線密度低的問題。( 二 )技術方案為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種基于電子束光刻和X射線曝光制作多層膜閃耀光柵的方法，該方法采用電子束直寫制作X射線曝光掩模板，采用接觸式曝光，在負性光刻膠上形成閃耀光柵圖形，之后在此圖形上生長多層膜，形成多層膜閃耀光柵。該方法具體包括以下步驟步驟1 在硅底襯上制作自支撐薄膜；步驟2 在該自支撐薄膜上蒸鍍金屬薄膜作為電鍍種子層；步驟3 在該金屬薄膜上旋涂電子束抗蝕劑；步驟4 電子束刻蝕和顯影，并反應離子刻蝕，形成矩形光柵掩模圖形；步驟5 微電鍍，在電鍍種子層上生長金屬；步驟6 去除抗蝕劑和電鍍種子層，形成X射線曝光掩模板；步驟7 ；利用接觸式曝光，根據(jù)所需閃耀光柵的閃耀角，調整X射線入射角度，曝光并顯影，在負性光刻膠上形成閃耀光柵圖形；步驟8 在閃耀光柵圖形上生長多層膜，完成多層膜閃耀光柵的制作。上述方案中，步驟1中所述自支撐薄膜具有一定的機械強度，在接觸式曝光過程中薄膜變形小，能夠保證X射線曝光時的圖形轉移精度。上述方案中，步驟2中所述蒸鍍采用電子束蒸發(fā)技術，在自支撐薄膜上先沉積5nm 的鉻，然后再在鉻上沉積IOnm的金，作為電鍍種子層。上述方案中，步驟3中所述旋涂，是采用控制旋轉臺的轉速來控制抗蝕劑的厚度。上述方案中，所述步驟4包括電子束直寫將矩形光柵掩模圖形轉移到抗蝕劑上， 經過顯影，反應離子刻蝕去除殘余抗蝕劑，形成矩形光柵掩模圖形。上述方案中，步驟5中所述微電鍍的金屬為金，厚度為300nm至500nm，金用于作為 X射線吸收層。上述方案中，步驟6中所述去除抗蝕劑是利用合適的剝離溶液去除抗蝕劑，去除電鍍種子層是采用反應離子刻蝕方法。上述方案中，所述步驟7包括利用X射線曝光卡具使掩模板和樣品片緊密接觸， 降低X射線衍射所造成的圖形展寬；根據(jù)所需閃耀角，調整卡具方向來改變X射線入射角度，X射線的入射角和閃耀角大小一樣，經過顯影，形成閃耀光柵圖形。(三)有益效果本發(fā)明提供的基于電子束光刻和X射線曝光制作多層膜閃耀光柵的方法，克服了電子束效率低和難制作閃耀角的缺點，結合了電子束的圖形輸出能力和X射線的高分辨率、高效率的優(yōu)點，通過接觸式曝光，調整曝光卡具的方向來改變X射線入射角度，完成閃耀光柵圖形的生成，然后通過生長多層膜實現(xiàn)多層膜閃耀光柵的制作。


為了更進一步說明本發(fā)明的內容，以下結合附圖及實施例子，對本發(fā)明做詳細描述。圖1是本發(fā)明提供的基于電子束光刻和X射線曝光制作多層膜閃耀光柵的方法流程圖；圖2-1至圖2-9是本發(fā)明實施例基于電子束光刻和X射線曝光制作多層膜閃耀光柵的工藝流程圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。本發(fā)明利用電子束直寫X射線曝光掩模，利用接觸式曝光，調整曝光卡具方向改變X射線入射角度，在負性光刻膠上形成閃耀光柵圖形，之后在此圖形上生長多層膜，形成多層膜閃耀光柵。如圖1所示，圖1是本發(fā)明提供的基于電子束光刻和X射線曝光制作多層膜閃耀光柵的方法流程圖，該方法采用電子束直寫制作X射線曝光掩模板，采用接觸式曝光，在負性光刻膠上形成閃耀光柵圖形，之后在此圖形上生長多層膜，形成多層膜閃耀光柵。該方法具體包括以下步驟步驟1 在硅底襯上制作自支撐薄膜；該自支撐薄膜具有一定的機械強度，在接觸式曝光過程中薄膜變形小，能夠保證X射線曝光時的圖形轉移精度。步驟2 在該自支撐薄膜上蒸鍍金屬薄膜作為電鍍種子層；該蒸鍍采用電子束蒸發(fā)技術，在自支撐薄膜上先沉積5nm的鉻，然后再在鉻上沉積IOnm的金，作為電鍍種子層。步驟3 在該金屬薄膜上旋涂電子束抗蝕劑；其中，旋涂是采用控制旋轉臺的轉速來控制抗蝕劑的厚度。步驟4 電子束刻蝕和顯影，并反應離子刻蝕，形成矩形光柵掩模圖形；具體包括 電子束直寫將矩形光柵掩模圖形轉移到抗蝕劑上，經過顯影，反應離子刻蝕去除殘余抗蝕齊U，形成矩形光柵掩模圖形。步驟5 微電鍍，在電鍍種子層上生長金屬；該微電鍍的金屬為金，厚度為300nm至 500nm，金用于作為X射線吸收層。步驟6 去除抗蝕劑和電鍍種子層，形成X射線曝光掩模板；所述去除抗蝕劑是利用合適的剝離溶液去除抗蝕劑，去除電鍍種子層是采用反應離子刻蝕方法。步驟7 ；利用接觸式曝光，根據(jù)所需閃耀光柵的閃耀角，調整X射線入射角度，曝光并顯影，在負性光刻膠上形成閃耀光柵圖形；具體包括利用X射線曝光卡具使掩模板和樣品片緊密接觸，降低X射線衍射所造成的圖形展寬；根據(jù)所需閃耀角，調整卡具方向來改變 X射線入射角度，X射線的入射角和閃耀角大小一樣，經過顯影，形成閃耀光柵圖形。步驟8 在閃耀光柵圖形上生長多層膜，完成多層膜閃耀光柵的制作。基于圖1所示的基于電子束光刻和X射線曝光制作多層膜閃耀光柵的方法流程圖，圖2-1至圖2-9示出了本發(fā)明實施例基于電子束光刻和X射線曝光制作多層膜閃耀光柵的工藝流程圖。如圖2-1所示，在硅襯底上，旋涂1至3um聚酰亞胺(PI)自支撐層，經過熱處理形成薄膜；利用濕法腐蝕形成聚酰亞胺薄膜窗口 ；在聚酰亞胺薄膜面電子束蒸發(fā)5nm鉻和 IOnm金，作為下一步電鍍的導電層；如圖2-2所示，在導電層上旋涂500至600nm厚的電子束抗蝕劑^P520A ；如圖2-3所示，利用電子束光刻，寫出光學元件圖形，并顯影，形成衍射光學元件抗蝕劑圖形；如圖2-4所示，利用微電鍍技術將金轉移到抗蝕劑中；如圖2-5所示，利用甲基丙烯酸甲酯去除ZEP520A抗蝕劑，形成金圖形；如圖2-6所示，利用Ar等離子體反應刻蝕，去除導電層，最終形成X射線光刻的掩模；如圖2-7所示，利用X射線接近式曝光，調整X射線的入射角度進行曝光；如圖2-8所示，經過顯影得到HSQ抗蝕劑閃耀光柵圖形；如圖2-9所示，在閃耀光柵圖形上蒸鍍鉬硅多層膜形成多層膜閃耀光柵。以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種基于電子束光刻和X射線曝光制作多層膜閃耀光柵的方法，其特征在于，該方法采用電子束直寫制作X射線曝光掩模板，采用接觸式曝光，在負性光刻膠上形成閃耀光柵圖形，之后在此圖形上生長多層膜，形成多層膜閃耀光柵。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于電子束光刻和X射線曝光制作多層膜閃耀光柵的方法， 其特征在于，該方法具體包括步驟1 在硅底襯上制作自支撐薄膜；步驟2 在該自支撐薄膜上蒸鍍金屬薄膜作為電鍍種子層；步驟3 在該金屬薄膜上旋涂電子束抗蝕劑；步驟4 電子束刻蝕和顯影，并反應離子刻蝕，形成矩形光柵掩模圖形；步驟5 微電鍍，在電鍍種子層上生長金屬；步驟6 去除抗蝕劑和電鍍種子層，形成X射線曝光掩模板；步驟7 ；利用接觸式曝光，根據(jù)所需閃耀光柵的閃耀角，調整X射線入射角度，曝光并顯影，在負性光刻膠上形成閃耀光柵圖形；步驟8 在閃耀光柵圖形上生長多層膜，完成多層膜閃耀光柵的制作。
3.根據(jù)權利要求2所述的基于電子束光刻和X射線曝光制作多層膜閃耀光柵的方法， 其特征在于，步驟1中所述自支撐薄膜具有一定的機械強度，在接觸式曝光過程中薄膜變形小，能夠保證X射線曝光時的圖形轉移精度。
4.根據(jù)權利要求2所述的基于電子束光刻和X射線曝光制作多層膜閃耀光柵的方法， 其特征在于，步驟2中所述蒸鍍采用電子束蒸發(fā)技術，在自支撐薄膜上先沉積5nm的鉻，然后再在鉻上沉積IOnm的金，作為電鍍種子層。
5.根據(jù)權利要求2所述的基于電子束光刻和X射線曝光制作多層膜閃耀光柵的方法， 其特征在于，步驟3中所述旋涂，是采用控制旋轉臺的轉速來控制抗蝕劑的厚度。
6.根據(jù)權利要求2所述的基于電子束光刻和X射線曝光制作多層膜閃耀光柵的方法， 其特征在于，所述步驟4包括電子束直寫將矩形光柵掩模圖形轉移到抗蝕劑上，經過顯影，反應離子刻蝕去除殘余抗蝕劑，形成矩形光柵掩模圖形。
7.根據(jù)權利要求2所述的基于電子束光刻和X射線曝光制作多層膜閃耀光柵的方法， 其特征在于，步驟5中所述微電鍍的金屬為金，厚度為300nm至500nm，金用于作為X射線吸收層。
8.根據(jù)權利要求2所述的基于電子束光刻和X射線曝光制作多層膜閃耀光柵的方法， 其特征在于，步驟6中所述去除抗蝕劑是利用合適的剝離溶液去除抗蝕劑，去除電鍍種子層是采用反應離子刻蝕方法。
9.根據(jù)權利要求2所述的基于電子束光刻和X射線曝光制作多層膜閃耀光柵的方法， 其特征在于，所述步驟7包括利用X射線曝光卡具使掩模板和樣品片緊密接觸，降低X射線衍射所造成的圖形展寬； 根據(jù)所需閃耀角，調整卡具方向來改變X射線入射角度，X射線的入射角和閃耀角大小一樣，經過顯影，形成閃耀光柵圖形。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于電子束光刻和X射線曝光制作多層膜閃耀光柵的方法，該方法采用電子束直寫制作X射線曝光掩模板，采用接觸式曝光，在負性光刻膠上形成閃耀光柵圖形，之后在此圖形上生長多層膜，形成多層膜閃耀光柵。利用本發(fā)明，克服了電子束效率低和難制作閃耀角的缺點，結合了電子束的圖形輸出能力和X射線的高分辨率、高效率的優(yōu)點，通過接觸式曝光，調整曝光卡具的方向來改變X射線入射角度，完成閃耀光柵圖形的生成，然后通過生長多層膜實現(xiàn)多層膜閃耀光柵的制作。
文檔編號G02B5/18GK102466980SQ201010544428
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月12日 優(yōu)先權日2010年11月12日
發(fā)明者劉明, 朱效立, 李海亮, 謝常青 申請人:中國科學院微電子研究所