[發明專利]一種制作大高寬比X射線衍射光柵的方法

無效

• 申請號: 201110281242.9
• 申請日: 2011-09-21
• 公開（公告）號: CN102289015A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發明（設計）人: 謝常青;方磊;朱效立;李冬梅;劉明
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: G02B5/18
• 分類號: G02B5/18;G03F7/20;G03F7/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周國城

技術領域

本發明涉及納米尺度元件制作技術領域，尤其涉及一種制作大高寬比X射線衍射光柵的方法，該大高寬比X射線衍射光柵的高寬比的比值范圍為[10，20]。

背景技術

眾所周知，隨著納米加工領域的不斷發展，所需要的元件越來越精密，并且高寬比要求越來越大。而使用普通的制作工藝，很難制作出高寬比范圍為[10，20]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線條的光刻膠極易倒塌，大的高寬比的光刻膠，很容易粘黏到一塊，從而限制了其工藝的進一步發展。

如何避免此問題，制作出高寬比范圍為[10，20]的大高寬比的光柵就成為了此事迫切需要解決的問題。

發明內容

(一)要解決的技術問題

針對大高寬比的光刻膠容易產生倒塌，粘黏的問題，本發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)技術方案

為達到上述目的，本發明提供了一種制作大高寬比X射線衍射光柵的方法，該方法包括：將硅片制作成掩模A；在該掩模A正面中心部分形成由多個光刻膠線條構成的第一光刻膠圖形；在該第一光刻膠圖形的光刻膠線條之間形成金層，并用丙酮去除光刻膠線條，形成第一掩模板；將硅片制作成基底B；在該基底B上旋涂一層光刻膠，烘干，將該第一掩模板倒扣于該基底B上，使用X射線進行曝光，移除該第一掩模板，顯影，在該基底B表面中心部分形成由多個光刻膠線條構成的第二光刻膠圖形；在該第二光刻膠圖形的光刻膠線條之間形成金層，并用丙酮去除光刻膠線條，形成第一基底；將該第一基底正面中心部分的金層制作成鏤空無支撐的圖形結構；在該第一基底的正面蒸發金，增加該鏤空無支撐的圖形結構中光柵線條的厚度，滿足光柵線條高寬比要求，完成器件的制作。

上述方案中，所述大高寬比X射線衍射光柵，其高寬比的比值范圍為[10，20]。

上述方案中，所述將硅片制作成掩模A包括：在硅片正面旋涂一層厚度為1μm的聚酰亞胺，濕法腐蝕硅片背面的硅，然后在硅片正面的聚酰亞胺上蒸發一層Cr/Au合金電鍍種子層，其中Cr的厚度為5nm，Au的厚度為10nm，形成掩模A。

上述方案中，所述在該掩模A正面中心部分形成由多個光刻膠線條構成的第一光刻膠圖形包括：在掩模A的正面旋涂一層電子束光刻膠ZEP-520，厚度為500nm，利用電子束對掩模A中心部分的電子束光刻膠ZEP-520進行光刻，并顯影，在掩模A中心部分形成由多個光刻膠線條構成的第一光刻膠圖形，其中光刻膠線條寬度為150nm。

上述方案中，所述在該第一光刻膠圖形的光刻膠線條之間形成金層，并用丙酮去除光刻膠線條，形成第一掩模板，包括：刻蝕掩模A正面第一光刻膠圖形所在區域的殘膠，并在掩模A邊緣刻蝕光刻膠露出Cr/Au合金電鍍種子層，形成電極，然后將掩模A的第一光刻膠圖形所在區域置于電鍍溶液中進行電鍍，在第一光刻膠圖形的光刻膠線條之間形成金層，直至金層與光刻膠線條的厚度齊平，用丙酮去除光刻膠線條，形成第一掩模板。

上述方案中，所述將硅片制作成基底B，包括：在硅片正面旋涂一層厚度為1μm的聚酰亞胺，然后在聚酰亞胺上蒸發一層Cr/Au合金電鍍種子層，其中Cr的厚度為5nm，Au的厚度為10nm，形成基底B。

上述方案中，所述在該基底B上旋涂一層光刻膠，是在該基底B上旋涂一層厚度為700nm的光刻膠PMMA。

上述方案中，所述在該第二光刻膠圖形的光刻膠線條之間形成金層，并用丙酮去除光刻膠線條，形成第一基底，包括：刻蝕基底B表面第二光刻膠圖形所在區域的殘膠，并刻蝕基底B邊緣的光刻膠露出Cr/Au合金電鍍種子層，形成電極，然后將基底B第二光刻膠圖形所在區域置于電鍍溶液中進行電鍍，在第二光刻膠圖形的光刻膠線條之間形成金層，直至金層與光刻膠線條的厚度齊平，用丙酮去除光刻膠線條，形成第一基底。

上述方案中，所述將該第一基底正面中心部分的金層制作成鏤空無支撐的圖形結構，包括：濕法腐蝕該第一基底背面的硅，刻蝕該第一基底正面的Cr/Au合金電鍍種子層，并在該第一基底的背面采用氧氣刻蝕金層下方的聚酰亞胺，使得該第一基底正面中心部分的金層成為鏤空無支撐的圖形結構。

上述方案中，所述在該第一基底的正面蒸發金，增加該鏤空無支撐的圖形結構中光柵線條的厚度，滿足光柵線條高寬比要求，包括：在該第一基底的正面電子束蒸發一層金，使得該鏤空無支撐的圖形結構中光柵線條的金厚度增加到3μm，光柵線條高寬比達到20∶1，滿足光柵線條高寬比要求。

(三)有益效果

從上述技術方案可以看出，本發明具有以下有益效果：