專利名稱：一種制作大高寬比x射線衍射光柵的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于納米尺度元件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種制作大高寬比X射線衍射光柵的方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，隨著納米加工領(lǐng)域的不斷發(fā)展，所需要的元件越來越精密，并且高寬比要求越來越大。通常情況下，在整個(gè)器件中特征圖形尺寸的高寬比大于4的衍射光學(xué)元件被稱作大高寬比衍射光學(xué)元件。使用普通的制作工藝，很難制作出高寬比大于4的大高寬比的X射線衍射光柵，其原因在于表面張力的影響使得細(xì)線條的光刻膠極易倒塌，大高寬比的光刻膠，其表面張力大于光刻膠的內(nèi)部應(yīng)力，很容易粘黏到一塊，從而限制了其工藝的進(jìn)一步發(fā)展。因此，如何克服表面張力的影響，制作出大高寬比的X射線衍射光柵就成為了迫切需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術(shù)問題針對(duì)大高寬比的光刻膠容易產(chǎn)生倒塌、粘黏的問題，本發(fā)明的主要目的在于提供一種制作大高寬比X射線衍射光柵的方法。( 二 )技術(shù)方案為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種制作大高寬比X射線衍射光柵的方法，該方法采用電子束蒸發(fā)的方法來制作大高寬比X射線衍射光柵，包括制作掩模A ;制作X射線光刻的基底B ；以及將掩模板A與基底B進(jìn)行鍵合，形成大高寬比的X射線衍射光柵。上述方案中，所述制作掩模A具體包括在硅襯底正面旋涂一層聚酰亞胺PI，從該硅襯底背面對(duì)該硅襯底進(jìn)行濕法腐蝕，直至該聚酰亞胺PI，形成鏤空的聚酰亞胺PI薄膜， 然后在該聚酰亞胺PI薄膜上蒸發(fā)Cr/Au層，形成掩模板A的基片；在該掩模板A的基片正面旋涂一層電子束光刻膠，對(duì)該電子束光刻膠進(jìn)行電子束光刻并顯影，形成由該電子束光刻膠構(gòu)成的光刻膠線條；在形成光刻膠線條的掩模板A的基片的正面電鍍金屬，在光刻膠線條之間形成金屬電極；以及去除電子束光刻膠，形成掩模板A。上述方案中，所述在聚酰亞胺PI薄膜上蒸發(fā)的Cr/Au層中，Cr的厚度為5nm，Au的厚度為10nm。所述在掩模板A的基片正面旋涂的電子束光刻膠為ZEP-520，厚度為500nm， 所述光刻膠線條的寬度為lOOnm。所述在掩模板A的基片的正面電鍍金屬為金，在光刻膠線條之間形成的電極為金電極。所述電鍍金的厚度能擋住X射線即可，占空比要大于I : I。
上述方案中，所述制作X射線光刻的基底B具體包括在硅片正面旋涂一層聚酰亞胺PI，在該聚酰亞胺PI上蒸發(fā)一層Cr/Au層，然后在Cr/Au層之上旋涂一層光刻膠，之后刻蝕該光刻膠形成一個(gè)電極及該電極兩側(cè)的顯影區(qū)域；在形成電極及其兩側(cè)顯影區(qū)域的光刻膠上蒸發(fā)Au層，接著在該Au層上旋涂一層光刻膠，形成包含雙層光刻膠和雙層電鍍層的基底B。上述方案中，所述在聚酰亞胺PI上蒸發(fā)的Cr/Au層中，Cr的厚度為5nm，Au的厚度為50nm。所述在Cr/Au層之上旋涂的光刻膠為光刻膠PMMA，厚度為500nm ;所述在形成電極及其兩側(cè)顯影區(qū)域的光刻膠上蒸發(fā)Au層，其厚度為20nm ;所述在Au層上旋涂一層光刻膠為光刻膠PMMA，厚度為700nm。上述方案中，所述將掩模板A與基底B進(jìn)行鍵合，形成大高寬比的X射線衍射光柵具體包括將掩模板A倒扣于基底B上，使用X射線從掩模板A背面進(jìn)行曝光，然后移除掩模板A，對(duì)基底B進(jìn)行顯影，吹干后形成由光刻膠PMMA形成的光刻膠線條；刻蝕光刻膠PMMA 中間的金層，在光刻膠形成的圖形正面鍍金，直至金層與光刻膠齊平，最后去除電子束光刻膠PMMA ;從該基底B的硅襯底背面對(duì)該硅襯底進(jìn)行濕法腐蝕，直至聚酰亞胺PI，接著使用氧氣刻蝕背面的支撐薄膜聚酰亞胺PI，采用干法刻蝕聚酰亞胺PI上的Cr/Au層，使得金層成為鏤空，并從該基底B的正面采用干法刻蝕聚酰亞胺PI上的Cr/Au層，完成器件的制作。(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
I、相對(duì)于普通的光柵，本發(fā)明提供的制作大高寬比X射線衍射光柵的方法，能制造出大高寬比的X射線衍射光柵。
2、本發(fā)明提供的制作大高寬比X射線衍射光柵的方法，制作工藝簡單，成本低廉，能大批量制作。
3、本發(fā)明提供的制作大高寬比X射線衍射光柵的方法，避免了二次電子束直寫的復(fù)雜，避免了對(duì)準(zhǔn)不精確問題，能更好的形成精確的大高寬比光柵線條。


圖I為依照本發(fā)明實(shí)施例掩模A的基片示意圖2為依照本發(fā)明實(shí)施例電子束光刻后的圖形示意圖3為依照本發(fā)明實(shí)施例電鍍后掩模A示意圖4為依照本發(fā)明實(shí)施例第一層光刻膠圖形；
圖5為依照本發(fā)明實(shí)施例X射線光刻基底B示意圖6為依照本發(fā)明實(shí)施例X射線光刻示意圖7為依照本發(fā)明實(shí)施例顯影后示意圖8為依照本發(fā)明實(shí)施例X射線光刻后，電鍍形成金層示意圖9為依照本發(fā)明實(shí)施例濕法腐蝕背面的硅并刻蝕金和PI后示意圖。
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)說明。
本發(fā)明提供的制作大高寬比X射線衍射光柵的方法，不形成大高寬比的光刻膠，
將光刻膠分成兩層減少了厚度，且在中間蒸發(fā)薄金層形成支撐，從而實(shí)現(xiàn)高線寬度要求的元器件，具體包括以下步驟 步驟I :在清潔的硅襯底正面旋涂一層I μ m的聚酰亞胺PI，從該硅襯底背面對(duì)該硅襯底進(jìn)行濕法腐蝕，直至該聚酰亞胺PI，形成鏤空的聚酰亞胺PI薄膜，然后在該聚酰亞胺PI薄膜上蒸發(fā)一層5nmCr/10nmAu作為電鍍種子層，形成掩模A的基片，如圖I所示；步驟2 :在掩模A的基片正面旋涂一層電子束光刻膠ZEP-520，厚度為500nm，對(duì)該電子束光刻膠ZEP-520進(jìn)行電子束光刻并顯影，形成由該電子束光刻膠ZEP-520構(gòu)成的光刻膠線條，線條寬度為lOOnm，如圖2所示。步驟3 :刻蝕掩模A基片正面光刻膠圖形區(qū)域的殘膠，并在硅片邊緣刻蝕光刻膠， 形成電極，然后進(jìn)行將硅片的圖形區(qū)域置于電鍍?nèi)芤褐?，進(jìn)行電鍍，形成金層，直至金層與光刻膠厚度齊平，用丙酮去除光刻膠膠，形成所需的掩膜板A，如圖3所示；在本步驟中，電鍍金的厚度只要能擋住X射線就行，占空比要略大于I : I。步驟4 :在清潔的娃片正面旋涂一層Iym的聚酰亞胺,蒸發(fā)一層5nmCr/50nmAu形成電鍍種子層，然后旋涂一層500nm的PMMA，之后在邊緣刻蝕一個(gè)電極和兩側(cè)顯影區(qū)域，如圖4所示，然后再次進(jìn)行電子束蒸發(fā)一層20nm的Au，之后再次旋涂一層700nm的PMMA，形成基底B,如圖5所不；步驟6 :將掩模板A倒扣于基底B上，使用X射線從掩模板A背面進(jìn)行曝光，如圖6 所示，曝光完成后移除掩模A，對(duì)基底B進(jìn)行顯影，吹干后形成由光刻膠PMMA形成的光刻膠線條，如圖7所示；在圖7所示顯影中，使用兩層光刻膠，且光刻膠之間使用金層間隔，金層在顯影時(shí)起到了支撐的作用，防止大高寬比的光刻膠倒塌。步驟7 :刻蝕基底B正面光刻膠圖形區(qū)域的殘膠，并在硅片邊緣刻蝕光刻膠，形成電極，此次電極和上次的電極重疊一般的面積，刻蝕光刻膠中間的金層，然后將硅片的圖形區(qū)域置于電鍍?nèi)芤褐校婂兊膴A子夾住電極整個(gè)區(qū)域，進(jìn)行電鍍，形成金層，用丙酮去除光刻膠，如圖8所示；圖8所示電鍍前刻蝕掉光柵中間的金層，使得電鍍得以順利進(jìn)行。步驟8 :濕法腐蝕背面的硅直至聚酰亞胺PI，使用氧氣刻蝕背面的支撐薄膜聚酰亞胺PI，采用干法刻蝕聚酰亞胺PI上的Cr/Au層，使得金層成為鏤空，并從該基底B的正面采用干法刻蝕聚酰亞胺PI上的Cr/Au層，完成器件的制作，如圖9所示。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
1.一種制作大高寬比X射線衍射光柵的方法，其特征在于，包括制作掩模A ；制作X射線光刻的基底B ；以及將掩模板A與基底B進(jìn)行鍵合，形成大高寬比的X射線衍射光柵。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制作大高寬比X射線衍射光柵的方法，其特征在于，所述制作掩模A具體包括在硅襯底正面旋涂一層聚酰亞胺PI，從該硅襯底背面對(duì)該硅襯底進(jìn)行濕法腐蝕，直至該聚酰亞胺PI，形成鏤空的聚酰亞胺PI薄膜，然后在該聚酰亞胺PI薄膜上蒸發(fā)Cr/Au層， 形成掩模板A的基片；在該掩模板A的基片正面旋涂一層電子束光刻膠，對(duì)該電子束光刻膠進(jìn)行電子束光刻并顯影，形成由該電子束光刻膠構(gòu)成的光刻膠線條；在形成光刻膠線條的掩模板A的基片的正面電鍍金屬，在光刻膠線條之間形成金屬電極；以及去除電子束光刻膠，形成掩模板A。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制作大高寬比X射線衍射光柵的方法，其特征在于，所述在聚酰亞胺PI薄膜上蒸發(fā)的Cr/Au層中，Cr的厚度為5nm，Au的厚度為10nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制作大高寬比X射線衍射光柵的方法，其特征在于，所述在掩模板A的基片正面旋涂的電子束光刻膠為ZEP-520，厚度為500nm，所述光刻膠線條的寬度為 IOOnnio
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制作大高寬比X射線衍射光柵的方法，其特征在于，所述在掩模板A的基片的正面電鍍金屬為金,在光刻膠線條之間形成的電極為金電極。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制作大高寬比X射線衍射光柵的方法，其特征在于，所述電鍍金的厚度能擋住X射線即可，占空比要大于I : I。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制作大高寬比X射線衍射光柵的方法，其特征在于，所述制作 X射線光刻的基底B具體包括在硅片正面旋涂一層聚酰亞胺PI，在該聚酰亞胺PI上蒸發(fā)一層Cr/Au層，然后在Cr/ Au層之上旋涂一層光刻膠，之后刻蝕該光刻膠形成一個(gè)電極及該電極兩側(cè)的顯影區(qū)域；在形成電極及其兩側(cè)顯影區(qū)域的光刻膠上蒸發(fā)Au層，接著在該Au層上旋涂一層光刻膠，形成包含雙層光刻膠和雙層電鍍層的基底B。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制作大高寬比X射線衍射光柵的方法，其特征在于，所述在聚酰亞胺PI上蒸發(fā)的Cr/Au層中，Cr的厚度為5nm, Au的厚度為50nm。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制作大高寬比X射線衍射光柵的方法，其特征在于，所述在 Cr/Au層之上旋涂的光刻膠為光刻膠PMMA，厚度為500nm ;所述在形成電極及其兩側(cè)顯影區(qū)域的光刻膠上蒸發(fā)Au層，其厚度為20nm ;所述在Au層上旋涂一層光刻膠為光刻膠PMMA，厚度為700nm。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制作大高寬比X射線衍射光柵的方法，其特征在于，所述將掩模板A與基底B進(jìn)行鍵合，形成大高寬比的X射線衍射光柵具體包括將掩模板A倒扣于基底B上，使用X射線從掩模板A背面進(jìn)行曝光，然后移除掩模板A， 對(duì)基底B進(jìn)行顯影，吹干后形成由光刻膠PMMA形成的光刻膠線條；刻蝕光刻膠PMMA中間的金層,在光刻膠形成的圖形正面鍍金,直至金層與光刻膠齊平，最后去除電子束光刻膠PMMA ；從該基底B的硅襯底背面對(duì)該硅襯底進(jìn)行濕法腐蝕，直至聚酰亞胺PI，接著使用氧氣刻蝕背面的支撐薄膜聚酰亞胺PI，采用干法刻蝕聚酰亞胺PI上的Cr/Au層，使得金層成為鏤空，并從該基底B的正面采用干法刻蝕聚酰亞胺PI上的Cr/Au層，完成器件的制作。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制作大高寬比X射線衍射光柵的方法，包括制作掩模A；制作X射線光刻的基底B；以及將掩模板A與基底B進(jìn)行鍵合，形成大高寬比的X射線衍射光柵。相對(duì)于普通的光柵，本發(fā)明提供的制作大高寬比X射線衍射光柵的方法，能制造出大高寬比的X射線衍射光柵。本發(fā)明提供的制作大高寬比X射線衍射光柵的方法，制作工藝簡單，成本低廉，能大批量制作。本發(fā)明提供的制作大高寬比X射線衍射光柵的方法，避免了二次電子束直寫的復(fù)雜，避免了對(duì)準(zhǔn)不精確問題，能更好的形成精確的大高寬比光柵線條。
文檔編號(hào)G03F7/00GK102590915SQ20121003060
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月10日
發(fā)明者劉明, 方磊, 朱效立, 李冬梅, 謝常青 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院微電子研究所