專(zhuān)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(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體微細(xì)加工技術(shù)領(lǐng)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(shù)：
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(jié)合起來(lái)，具有新的衍射特點(diǎn)，并且充分利用周期性多層膜的高反射效率來(lái)提高光柵在高角入射時(shí)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(jié)合起來(lái)。目前制備多層膜閃耀光柵的方法主要是機(jī)械刻劃，其優(yōu)點(diǎn)主要是刻劃的圖形面積可以很大，但由于機(jī)械刻劃在刻劃每一條柵線條時(shí)都需要對(duì)準(zhǔn)，對(duì)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(diǎn)，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(shí)現(xiàn)小批量生產(chǎn)。但是由于電子束設(shè)備的限制，并且利用電子束很難形成閃耀角，而X射線沒(méi)有圖形發(fā)生能力，因此可以將電子束光刻和X射線技術(shù)結(jié)合在一起。本發(fā)明在接觸式X射線曝光時(shí)，通過(guò)調(diào)整所制作的曝光卡具方向來(lái)改變X射線入射角，得到光刻膠閃耀角，最后通過(guò)精確控制多層膜生長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)多層膜閃耀光柵的制作。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問(wèn)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(jī)械刻劃制備多層膜閃耀光柵中效率低和柵線密度低的問(wèn)題。( 二 )技術(shù)方案為達(dá)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(xiě)制作X射線曝光掩模板，采用接觸式曝光，在負(fù)性光刻膠上形成閃耀光柵圖形，之后在此圖形上生長(zhǎng)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(yīng)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(zhǎng)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(diào)整X射線入射角度，曝光并顯影，在負(fù)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(zhǎng)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(jī)械強(qiáng)度，在接觸式曝光過(guò)程中薄膜變形小，能夠保證X射線曝光時(shí)的圖形轉(zhuǎn)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(shù)，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(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)速來(lái)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(xiě)將矩形光柵掩模圖形轉(zhuǎn)移到抗蝕劑上， 經(jīng)過(guò)顯影，反應(yīng)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(yīng)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(diào)整卡具方向來(lái)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(jīng)過(guò)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(diǎn)，結(jié)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(diǎn)，通過(guò)接觸式曝光，調(diào)整曝光卡具的方向來(lái)改變X射線入射角度，完成閃耀光柵圖形的生成，然后通過(guò)生長(zhǎng)多層膜實(shí)現(xiàn)多層膜閃耀光柵的制作。


為了更進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的內(nèi)容，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例子，對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)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(shí)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(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明利用電子束直寫(xiě)X射線曝光掩模，利用接觸式曝光，調(diào)整曝光卡具方向改變X射線入射角度，在負(fù)性光刻膠上形成閃耀光柵圖形，之后在此圖形上生長(zhǎng)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(xiě)制作X射線曝光掩模板，采用接觸式曝光，在負(fù)性光刻膠上形成閃耀光柵圖形，之后在此圖形上生長(zhǎng)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(jī)械強(qiáng)度，在接觸式曝光過(guò)程中薄膜變形小，能夠保證X射線曝光時(shí)的圖形轉(zhuǎn)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(shù)，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(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)速來(lái)控制抗蝕劑的厚度。步驟4 電子束刻蝕和顯影，并反應(yīng)離子刻蝕，形成矩形光柵掩模圖形；具體包括 電子束直寫(xiě)將矩形光柵掩模圖形轉(zhuǎn)移到抗蝕劑上，經(jīng)過(guò)顯影，反應(yīng)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(zhǎng)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(yīng)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(diào)整X射線入射角度，曝光并顯影，在負(fù)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(diào)整卡具方向來(lái)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(jīng)過(guò)顯影，形成閃耀光柵圖形。步驟8 在閃耀光柵圖形上生長(zhǎng)多層膜，完成多層膜閃耀光柵的制作?；趫D1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(shí)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(jīng)過(guò)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(dǎo)電層；如圖2-2所示，在導(dǎo)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(xiě)出光學(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(diào)整X射線的入射角度進(jìn)行曝光；如圖2-8所示，經(jīng)過(guò)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(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)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(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)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(xiě)制作X射線曝光掩模板，采用接觸式曝光，在負(fù)性光刻膠上形成閃耀光柵圖形，之后在此圖形上生長(zhǎng)多層膜，形成多層膜閃耀光柵。
2.根據(jù)權(quán)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(yīng)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(zhǎng)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(diào)整X射線入射角度，曝光并顯影，在負(fù)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(zhǎng)多層膜，完成多層膜閃耀光柵的制作。
3.根據(jù)權(quán)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(jī)械強(qiáng)度，在接觸式曝光過(guò)程中薄膜變形小，能夠保證X射線曝光時(shí)的圖形轉(zhuǎn)移精度。
4.根據(jù)權(quán)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(shù)，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(quán)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(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)速來(lái)控制抗蝕劑的厚度。
6.根據(jù)權(quán)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(xiě)將矩形光柵掩模圖形轉(zhuǎn)移到抗蝕劑上，經(jīng)過(guò)顯影，反應(yīng)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(quán)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(quán)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(yīng)離子刻蝕方法。
9.根據(jù)權(quán)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(diào)整卡具方向來(lái)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(jīng)過(guò)顯影，形成閃耀光柵圖形。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)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(xiě)制作X射線曝光掩模板，采用接觸式曝光，在負(fù)性光刻膠上形成閃耀光柵圖形，之后在此圖形上生長(zhǎng)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(diǎn)，結(jié)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(diǎn)，通過(guò)接觸式曝光，調(diào)整曝光卡具的方向來(lái)改變X射線入射角度，完成閃耀光柵圖形的生成，然后通過(guò)生長(zhǎng)多層膜實(shí)現(xiàn)多層膜閃耀光柵的制作。
文檔編號(hào)G02B5/18GK102466980SQ201010544428
公開(kāi)日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月12日
發(fā)明者劉明, 朱效立, 李海亮, 謝常青 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院微電子研究所