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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

文檔序號:6996760閱讀:282來源:國知局
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
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