專利名稱：基于納米島襯底制備大高寬比x射線衍射光學(xué)元件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體學(xué)中的微細(xì)加工技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于納米島襯底制備大高寬比X射線衍射光學(xué)元件的方法。
背景技術(shù)：
電子束光刻技術(shù)具有可直接刻畫精細(xì)圖案的優(yōu)點，且高能電子的波長短(< lnm)，可避免繞射效應(yīng)的困擾，是實驗室制作微小納米元件最佳的選擇，是制作高分辨率X射線光學(xué)元件的常用方法。
通常情況下，大高寬比X射線衍射光學(xué)元件是指在整個器件中，特征圖形尺寸的高寬比大于4的衍射光學(xué)元件可以稱作大高寬比衍射光學(xué)元件?，F(xiàn)有技術(shù)中，制作大高寬比X射線衍射光學(xué)元件一般采用多層膠工藝方法，具體包括以下步驟步驟一，在處理好的硅片上旋涂電子束抗蝕劑，熱處理；步驟二，在熱處理后的抗蝕劑上旋涂增粘劑，熱處理；步驟三，循環(huán)步驟一和步驟二，保證抗蝕劑的厚度達到要制備的大高寬比衍射光學(xué)元件的高度要求；步驟四，電子束曝光和顯影，得到大高寬比衍射光學(xué)元件抗蝕劑圖形。通過上述方法可以看出，現(xiàn)有制作大高寬比X射線衍射光學(xué)元件的方法具有以下缺點電子束抗蝕劑旋涂工藝步驟復(fù)雜，并且由于電子束抗蝕劑之間的互溶，很難保證抗蝕劑厚度的均勻性，對后續(xù)工藝造成影響。本發(fā)明通過在薄膜上電子束直寫減少背散射效應(yīng)，利用納米島結(jié)構(gòu)增加抗蝕劑與襯底的粘附力，達到加強圖形抗倒塌能力的目的，完成大高寬比衍射光學(xué)元件制作。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種基于納米島襯底制備大高寬比X射線衍射光學(xué)元件的方法，通過增加一步簡單的刻蝕工藝，提高抗蝕劑和襯底的粘附力，達到大高寬比抗蝕劑圖形在顯影時不易倒塌的目的。
(二)技術(shù)方案為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種基于納米島襯底制備大高寬比X射線衍射光學(xué)元件的方法，該方法將電子束抗蝕劑固定在納米島上，并且鏤空硅襯底減小電子束的背散射，以此增強電子束抗蝕劑的抗倒塌能力，并通過電子束直寫、顯影、電鍍和刻蝕電鍍種子層，形成大高寬比衍射光學(xué)元件。所述基于納米島襯底制備大高寬比X射線衍射光學(xué)元件的方法，具體步驟如下步驟I :在硅底襯上制作自支撐薄膜；步驟2 :利用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)刻蝕該自支撐薄膜形成納米島；
步驟3 :在該自支撐薄膜上蒸鍍金屬薄膜作為電鍍種子層，并在該電鍍種子層上旋涂電子束抗蝕劑；步驟4:電子束光刻、顯影和反應(yīng)離子刻蝕，形成大高寬比衍射光學(xué)元件抗蝕劑圖形；步驟5 :微電鍍，在該電鍍種子層上生長金屬；步驟6 :去除抗蝕劑和電鍍種子層，形成大高寬比衍射光學(xué)元件。上述方案中，步驟I中所述自支撐薄膜采用聚酰亞胺薄膜，厚度為m。 上述方案中，步驟2中所述利用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)刻蝕該自支撐薄膜形成納米島，其中，反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)采用的反應(yīng)氣體為氧氣，流量為180SCCm，刻蝕功率為400w。上述方案中，所述步驟3包括采用電子束蒸發(fā)在自支撐薄膜上先后沉積5nm的鉻和IOnm的金作為電鍍種子層，鉻層增加金層和自支撐薄膜的粘覆性；在金屬種子層上旋涂電子束抗蝕劑，通過控制旋轉(zhuǎn)速度得到特定的抗蝕劑厚度。上述方案中，步驟4中所述電子束光刻是采用電子束直寫將衍射光學(xué)元件圖形轉(zhuǎn)移到抗蝕劑上。上述方案中，步驟5中所述微電鍍采用的金屬為金，作為X射線吸收層。上述方案中，步驟6中所述去除抗蝕劑和電鍍種子層，是利用剝離溶液去除抗蝕劑，反應(yīng)離子刻蝕去除電鍍種子層。(三)有益效果從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明提供的這種基于納米島襯底制備大高寬比X射線衍射光學(xué)元件的方法，采用薄膜襯底減少電子束背散射和增強抗蝕劑同襯底粘附性相結(jié)合的方法，有效增強了抗蝕劑的抗倒塌性能，可以制備出高寬比可以達到10 I以上的X射線衍射光學(xué)元件。這種方法具有穩(wěn)定可靠，工藝方法易實現(xiàn)，且與傳統(tǒng)的光刻工藝兼容的優(yōu)點。


圖I是本發(fā)明提供的基于納米島襯底制備大高寬比X射線衍射光學(xué)元件的方法流程圖；圖2-1至圖2-6是依照本發(fā)明實施例的基于納米島襯底制備大高寬比X射線衍射光學(xué)元件的工藝流程圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細(xì)說明。本發(fā)明提供的這種基于納米島襯底制備大高寬比X射線衍射光學(xué)元件的方法，采用薄膜襯底減少電子束背散射和增強抗蝕劑同襯底粘附性相結(jié)合的方法，將電子束抗蝕劑固定在納米島上，并且鏤空硅襯底減小電子束的背散射，以此增強電子束抗蝕劑的抗倒塌能力，并通過電子束直寫、顯影、電鍍和刻蝕電鍍種子層，形成大高寬比衍射光學(xué)元件。圖I是本發(fā)明提供的基于納米島襯底制備大高寬比X射線衍射光學(xué)元件的方法流程圖，具體步驟如下
步驟I :在硅底襯上制作自支撐薄膜；步驟2 :利用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)刻蝕該自支撐薄膜形成納米島；步驟3 :在該自支撐薄膜上蒸鍍金屬薄膜作為電鍍種子層，并在該電鍍種子層上旋涂電子束抗蝕劑；步驟4:電子束光刻、顯影和反應(yīng)離子刻蝕，形成大高寬比衍射光學(xué)元件抗蝕劑圖形；步驟5 :微電鍍，在該電鍍種子層上生長金屬；步驟6 :去除抗蝕劑和電鍍種子層，形成大高寬比衍射光學(xué)元件。圖2-1至圖2-6示出了依照本發(fā)明實施例的基于納米島襯底制備大高寬比X射線 衍射光學(xué)元件的工藝流程圖，具體包括如圖2-1所示，在硅襯底上，旋涂2聚酰亞胺自支撐層，經(jīng)過熱處理形成薄膜；利用濕法腐蝕形成聚酰亞胺薄膜窗口 ；利用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)刻蝕支撐薄膜形成納米島。如圖2-2所示,在聚酰亞胺薄膜納米島面電子束蒸發(fā)5nm鉻和IOnm金,作為下一步電鍍的導(dǎo)電層，并在導(dǎo)電層上旋涂所需厚度的電子束抗蝕劑ZEP520A。如圖2-3所示，利用電子束光刻直寫光學(xué)元件圖形，并顯影形成衍射光學(xué)元件抗蝕劑圖形。如圖2-4所示，利用微電鍍技術(shù)將金轉(zhuǎn)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，形成金屬圖形。如圖2-6所示，利用Ar等離子體反應(yīng)刻蝕，去除導(dǎo)電層，最終形成大高寬比衍射光學(xué)元件。以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細(xì)說明，所應(yīng)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(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.ー種基于納米島襯底制備大高寬比X射線衍射光學(xué)元件的方法，其特征在于，該方法將電子束抗蝕劑固定在納米島上，并且鏤空硅襯底減小電子束的背散射，以此增強電子束抗蝕劑的抗倒塌能力，并通過電子束直寫、顯影、電鍍和刻蝕電鍍種子層，形成大高寬比衍射光學(xué)兀件。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于納米島襯底制備大高寬比X射線衍射光學(xué)元件的方法，其特征在于，具體步驟如下 步驟I :在硅底襯上制作自支撐薄膜； 步驟2 :利用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)刻蝕該自支撐薄膜形成納米島； 步驟3 :在該自支撐薄膜上蒸鍍金屬薄膜作為電鍍種子層，并在該電鍍種子層上旋涂電子束抗蝕劑； 步驟4 :電子束光刻、顯影和反應(yīng)離子刻蝕，形成大高寬比衍射光學(xué)元件抗蝕劑圖形； 步驟5 :微電鍍，在該電鍍種子層上生長金屬； 步驟6 :去除抗蝕劑和電鍍種子層，形成大高寬比衍射光學(xué)元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于納米島襯底制備大高寬比X射線衍射光學(xué)元件的方法，其特征在干，步驟I中所述自支撐薄膜采用聚酰亞胺薄膜，厚度為2 μ m-3 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于納米島襯底制備大高寬比X射線衍射光學(xué)元件的方法，其特征在于，步驟2中所述利用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)刻蝕該自支撐薄膜形成納米島，其中，反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)采用的反應(yīng)氣體為氧氣，流量為180SCCm，刻蝕功率為400w。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于納米島襯底制備大高寬比X射線衍射光學(xué)元件的方法，其特征在于，所述步驟3包括 采用電子束蒸發(fā)在自支撐薄膜上先后沉積5nm的鉻和IOnm的金作為電鍍種子層，鉻層増加金層和自支撐薄膜的粘覆性；在金屬種子層上旋涂電子束抗蝕劑，通過控制旋轉(zhuǎn)速度得到特定的抗蝕劑厚度。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于納米島襯底制備大高寬比X射線衍射光學(xué)元件的方法，其特征在于，步驟4中所述電子束光刻是采用電子束直寫將衍射光學(xué)元件圖形轉(zhuǎn)移到抗蝕劑上。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于納米島襯底制備大高寬比X射線衍射光學(xué)元件的方法，其特征在干，步驟5中所述微電鍍采用的金屬為金，作為X射線吸收層。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于納米島襯底制備大高寬比X射線衍射光學(xué)元件的方法，其特征在于，步驟6中所述去除抗蝕劑和電鍍種子層，是利用剝離溶液去除抗蝕劑，反應(yīng)離子刻蝕去除電鍍種子層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于納米島襯底制備大高寬比X射線衍射光學(xué)元件的方法，該方法將電子束抗蝕劑固定在納米島上，并且鏤空硅襯底減小電子束的背散射，以此增強電子束抗蝕劑的抗倒塌能力，并通過電子束直寫、顯影、電鍍和刻蝕電鍍種子層，形成大高寬比衍射光學(xué)元件。本發(fā)明采用薄膜襯底減少電子束背散射和增強抗蝕劑同襯底粘附性相結(jié)合的方法，有效增強了抗蝕劑的抗倒塌性能，可以制備出高寬比可以達到10∶1以上的X射線衍射光學(xué)元件。這種方法具有穩(wěn)定可靠，工藝方法易實現(xiàn)，且與傳統(tǒng)的光刻工藝兼容的優(yōu)點。
文檔編號H01L21/02GK102683167SQ20111006144
公開日2012年9月19日 申請日期2011年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月15日
發(fā)明者劉明, 史麗娜, 朱效立, 李海亮, 謝常青 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所