專利名稱：一種制作百納米級(jí)螺線管或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及納米加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種利用電子束直寫曝光技 術(shù)制作百納米級(jí)螺線管或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的方法。
背景技術(shù)：
電子束曝光技術(shù)中所采用的電子抗蝕劑的品種很多，但多為有機(jī)聚合物，AZ系列或同類的抗蝕劑也不例外。當(dāng)用具有一定能量的電子束對(duì)某 些聚合物進(jìn)行輻照時(shí)(曝光)，電子發(fā)生非彈性散射所損失的能量被聚合 物吸收，會(huì)發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)。對(duì)通常所用的線性鏈高分子聚合物來(lái)說(shuō)，主要發(fā)生斷鏈和交鏈兩種反 應(yīng)。 一般地，在電子束福照下，兩個(gè)反應(yīng)同時(shí)發(fā)生，但總有一個(gè)反應(yīng)占優(yōu) 勢(shì)。如果兩者速率相差不大，這種聚合物就不能用作電子抗蝕劑。按照發(fā)生斷鏈或交鏈的情況，可將電子抗蝕劑劃分為兩大類即正性 抗蝕劑和負(fù)性抗蝕劑。凡是斷鏈反應(yīng)占主導(dǎo)地位的抗蝕劑稱為正性抗蝕 劑，由于斷鏈，分子鏈剪斷而變短，成為較小的分子，平均分子量變小， 容易被相應(yīng)的顯影溶液溶解。凡是交鏈反應(yīng)占主導(dǎo)地位的抗蝕劑稱為負(fù)性 抗蝕劑，由于交鏈，抗蝕劑分子變得大而復(fù)雜，平均分子量增加，不容易 被相應(yīng)的顯影溶液溶解。目前，制作百納米級(jí)螺線管或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的方法有很多，但是大都制作 過(guò)程復(fù)雜，工藝步驟較多，未見到利用電子束直寫曝光技術(shù)來(lái)制作百納米 級(jí)螺線管或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的公開報(bào)道。發(fā)明內(nèi)容(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題 有鑒于此，本發(fā)明的一個(gè)主要在于提供一種利用電子束直寫曝光技術(shù) 制作百納米級(jí)螺線管或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的方法，以簡(jiǎn)化制作工藝，達(dá)到利用平面 曝光得到立體結(jié)構(gòu)的目的。(二)技術(shù)方案 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的 一種制作百納米級(jí)螺線管或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的方法，該方法包括A、 對(duì)基片襯底進(jìn)行熱處理；B、 在襯底上涂敷具有反轉(zhuǎn)特性的電子抗蝕劑；C、 對(duì)涂敷電子抗蝕劑進(jìn)行前烘；D、 對(duì)電子抗蝕劑進(jìn)行電子束直寫曝光；E、 實(shí)施反轉(zhuǎn)顯影及過(guò)顯影；F、 定影。步驟A中所述襯底為鉻版襯底或硅片襯底，所述熱處理包括對(duì)基片襯 底進(jìn)行嚴(yán)格的表面清潔處理和120度高溫處理。步驟B中所述襯底為剛剛經(jīng)過(guò)熱處理的表面平整、潔凈的鉻版襯底或硅片襯底；所述涂敷采用勻膠機(jī)涂敷方法進(jìn)行；所述電子抗蝕劑為AZ系 列正性電子抗蝕劑，具體包括AZ1350、 AZ1450、 AZ1518或UVHI，抗蝕劑為單層結(jié)構(gòu)。步驟C中所述前烘為采用烘箱或熱板對(duì)電子抗蝕劑進(jìn)行一定時(shí)間和 一定溫度的烘烤。步驟D中所述電子束直寫曝光可采用納米電子束光刻系統(tǒng)，進(jìn)行超劑 量曝光，線曝光劑量為60至100nC/cm，曝光版圖設(shè)計(jì)中線條為零寬度的 線條。步驟E中所述反轉(zhuǎn)顯影，在顯影前進(jìn)行高溫烘烤，并在白光水浴條件 下進(jìn)行反轉(zhuǎn)顯影，顯影時(shí)間為2至3分鐘，呈過(guò)顯影狀態(tài)。 步驟F中所述定影采用的定影液為去離子水。(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1、 本發(fā)明提供的這種利用電子束直寫曝光技術(shù)制作百納米級(jí)螺線管 或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的方法，通過(guò)利用AZ系列或同類具有反轉(zhuǎn)顯影功能的抗蝕劑 的性質(zhì)，采用超劑量曝光的電子束光刻技術(shù)在各種襯底上定位直寫出百納 米級(jí)螺線管或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，工藝步驟少、簡(jiǎn)單，達(dá)到了利用平面曝光得到立 體結(jié)構(gòu)的目的。2、 利用本發(fā)明得到百納米級(jí)螺線管，配合零寬度的線條圖形結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)技術(shù)可以定位直寫出相應(yīng)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。3、 本發(fā)明提供的這種利用電子束直寫曝光技術(shù)制作百納米級(jí)螺線管或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的方法，可以應(yīng)用于微螺線管和人造光學(xué)或聲學(xué)晶體等納米結(jié) 構(gòu)制造。


圖1為本發(fā)明提供的利用電子束直寫曝光技術(shù)制作百納米級(jí)螺線管或 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)總體技術(shù)方案的實(shí)現(xiàn)流程圖；圖2為依照本發(fā)明實(shí)施例利用電子束直寫曝光技術(shù)制作百納米級(jí)螺線 管或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的方法流程圖；圖3為依照本發(fā)明實(shí)施例利用電子束直寫曝光技術(shù)制作百納米級(jí)螺線 管或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的掃描電子顯微鏡(SEM)照片。
具體實(shí)施方式
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)明的實(shí)現(xiàn)原理是利用AZ系列抗蝕劑的反轉(zhuǎn)功能，對(duì)AZ系列等 正性抗蝕劑進(jìn)行超劑量曝光，在正常劑量條件下曝光是斷鏈反應(yīng)占主導(dǎo)， 曝光劑量增加到一定程度交鏈反應(yīng)變得占主導(dǎo)，繼續(xù)增加曝光劑量就會(huì)產(chǎn) 生更強(qiáng)烈交鏈反應(yīng)，促使超大聚合物分子自組裝形成立體螺旋線結(jié)構(gòu)，在 有機(jī)溶劑中顯影時(shí)，其余的部分被顯影掉了，留下了這些螺旋線結(jié)構(gòu)，實(shí) 現(xiàn)了由平面曝光產(chǎn)生立體結(jié)構(gòu)圖形的效果。如圖1所示，圖1為本發(fā)明提供的利用電子束直寫曝光技術(shù)制作百納 米級(jí)螺線管或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)總體技術(shù)方案的實(shí)現(xiàn)流程圖，該方法包括以下步驟步驟101:對(duì)基片襯底進(jìn)行熱處理；步驟102:在襯底上涂敷具有反轉(zhuǎn)特性的電子抗蝕劑；步驟103:對(duì)涂敷電子抗蝕劑進(jìn)行前烘；步驟104:對(duì)電子抗蝕劑進(jìn)行電子束直寫曝光；步驟105:實(shí)施反轉(zhuǎn)顯影及過(guò)顯影；步驟106:定影。上述步驟101中所述襯底為鉻版襯底或硅片襯底，所述熱處理包括對(duì) 基片襯底進(jìn)行嚴(yán)格的表面清潔處理和120度高溫處理。上述步驟102中所述襯底為剛剛經(jīng)過(guò)熱處理的表面平整、潔凈的鉻版 襯底或硅片襯底；所述涂敷采用勻膠機(jī)涂敷方法進(jìn)行；所述電子抗蝕劑為 AZ系列正性電子抗蝕劑，具體包括AZ1350、 AZ1450、 AZ1518或UVHI， 抗蝕劑為單層結(jié)構(gòu)。上述步驟103中所述前烘為采用烘箱或熱板對(duì)電子抗蝕劑進(jìn)行一定時(shí) 間和一定溫度的烘烤。上述步驟104中所述電子束直寫曝光可采用納米電子束光刻系統(tǒng)，進(jìn) 行超劑量曝光，線曝光劑量為60至100nC/cm，曝光版圖設(shè)計(jì)中線條為零 寬度的線條。上述步驟105中所述反轉(zhuǎn)顯影，在顯影前進(jìn)行高溫烘烤，并在白光水 浴條件下進(jìn)行反轉(zhuǎn)顯影，顯影時(shí)間為2至3分鐘，呈過(guò)顯影狀態(tài)。 上述步驟106中所述定影采用的定影液為去離子水?；趫D1所述的利用電子束直寫曝光技術(shù)制作百納米級(jí)螺線管或網(wǎng)狀 結(jié)構(gòu)總體技術(shù)方案的實(shí)現(xiàn)流程圖，以下結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明利用電 子束直寫曝光技術(shù)制作百納米級(jí)螺線管或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的方法進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō) 明。實(shí)施例在本實(shí)施例中，以采用AZ1350正性電子抗蝕劑為例，結(jié)合附圖進(jìn)一 步說(shuō)明利用電子束直寫曝光技術(shù)制作百納米級(jí)螺線管或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的詳細(xì) 方法和步驟。如圖2所示，圖2為依照本發(fā)明實(shí)施例利用電子束直寫曝光技術(shù)制作 百納米級(jí)螺線管或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的方法流程圖，該方法包括以下步驟 步驟201:對(duì)基片襯底進(jìn)行熱處理；在本步驟中，所述的熱處理包括對(duì)基片襯底進(jìn)行嚴(yán)格的表面清潔處理和120度熱板高溫處理2分鐘。步驟202:在襯底上涂敷AZ1350正性電子抗蝕劑；在本步驟中，襯底為表面平整、潔凈的Si襯底，勻膠機(jī)涂敷轉(zhuǎn)速為 3000rpm，涂敷時(shí)間為60秒，抗蝕劑厚度為1000nm。步驟203:對(duì)AZ1350正性電子抗蝕劑進(jìn)行前烘；在本步驟中，前烘條件為采用熱板在180。C下前烘2分鐘。步驟204:對(duì)電子抗蝕劑進(jìn)行電子束直寫曝光；在本步驟中，曝光版圖設(shè)計(jì)中線條為零寬度的線條，電子束曝光可采 用JEOL公司生產(chǎn)的JBX-5000LS電子束光刻系統(tǒng)，采用超劑量曝光，曝 光劑量為500至1000pC/cm2 ，線曝光劑量70nC/cm。步驟205:實(shí)施反轉(zhuǎn)顯影及過(guò)顯影；在本步驟中，要求在顯影前進(jìn)行高溫烘烤，并在白光水浴條件下進(jìn)行反轉(zhuǎn)顯影，顯影液為濃度為7。；的NaOH溶液，顯影時(shí)間為3分鐘，呈過(guò) 顯影狀態(tài)。步驟206:定影。在本步驟中，定影采用去離子水沖洗。最后，采用電子束直寫曝光制作出的百納米級(jí)螺線管或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的掃描電子顯微鏡(SEM)照片如圖3所示。在本發(fā)明所舉這個(gè)實(shí)施例中，采用的電子抗蝕劑為AZ1350正性電子 抗蝕劑。在實(shí)際應(yīng)用中，采用的電子抗蝕劑還可以為AZ1450、 AZ1518或 UVIII等正性電子抗蝕劑。這樣的技術(shù)方案與本發(fā)明提供的技術(shù)方案在技 術(shù)思路上是一致的，應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。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 己，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. 一種制作百納米級(jí)螺線管或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，該方法包括A、對(duì)基片襯底進(jìn)行熱處理；B、在襯底上涂敷具有反轉(zhuǎn)特性的電子抗蝕劑；C、對(duì)涂敷電子抗蝕劑進(jìn)行前烘；D、對(duì)電子抗蝕劑進(jìn)行電子束直寫曝光；E、實(shí)施反轉(zhuǎn)顯影及過(guò)顯影；F、定影。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作百納米級(jí)螺線管或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的方法， 其特征在于，步驟A中所述襯底為鉻版襯底或硅片襯底，所述熱處理包括 對(duì)基片襯底進(jìn)行嚴(yán)格的表面清潔處理和120度高溫處理。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作百納米級(jí)螺線管或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的方法， 其特征在于，步驟B中所述襯底為剛剛經(jīng)過(guò)熱處理的表面平整、潔凈的鉻 版襯底或硅片襯底；所述涂敷采用勻膠機(jī)涂敷方法進(jìn)行；所述電子抗蝕劑 為AZ系列正性電子抗蝕齊iJ，具體包括AZ1350、AZ1450、AZ1518或UVin，抗蝕劑為單層結(jié)構(gòu)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作百納米級(jí)螺線管或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的方法， 其特征在于，步驟C中所述前烘為采用烘箱或熱板對(duì)電子抗蝕劑進(jìn)行一定 時(shí)間和一定溫度的烘烤。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作百納米級(jí)螺線管或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，步驟D中所述電子束直寫曝光可采用納米電子束光刻系統(tǒng)，進(jìn)行超劑量曝光，線曝光劑量為60至100nC/cm，曝光版圖設(shè)計(jì)中線條為 零寬度的線條。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作百納米級(jí)螺線管或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的方法， 其特征在于，步驟E中所述反轉(zhuǎn)顯影，在顯影前進(jìn)行高溫烘烤，并在白光 水浴條件下進(jìn)行反轉(zhuǎn)顯影，顯影時(shí)間為2至3分鐘，呈過(guò)顯影狀態(tài)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作百納米級(jí)螺線管或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的方法， 其特征在于，步驟F中所述定影采用的定影液為去離子水。
全文摘要
本發(fā)明涉及納米加工技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種制作百納米級(jí)螺線管或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的方法，該方法包括A、對(duì)基片襯底進(jìn)行熱處理；B、在襯底上涂敷具有反轉(zhuǎn)特性的電子抗蝕劑；C、對(duì)涂敷電子抗蝕劑進(jìn)行前烘；D、對(duì)電子抗蝕劑進(jìn)行電子束直寫曝光；E、實(shí)施反轉(zhuǎn)顯影及過(guò)顯影；F、定影。利用本發(fā)明，簡(jiǎn)化了制作工藝，達(dá)到了利用平面曝光得到立體結(jié)構(gòu)的目的。
文檔編號(hào)G03F7/20GK101276149SQ20071006486
公開日2008年10月1日 申請(qǐng)日期2007年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月28日
發(fā)明者明 劉, 李金儒, 琴 王, 珉 趙, 陳寶欽 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院微電子研究所