[發(fā)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?zhí)枺?/td>: 201210030607.5
• 申請日: 2012-02-10
• 公開（公告）號: CN102590915A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝常青;方磊;朱效立;李冬梅;劉明
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)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(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 周國城

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100nm。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1∶1。

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：

1、相對于普通的光柵，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，避免了對準(zhǔn)不精確問題，能更好的形成精確的大高寬比光柵線條。

附圖說明

圖1為依照本發(fā)明實(shí)施例掩模A的基片示意圖；

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；

圖3為依照本發(fā)明實(shí)施例電鍍后掩模A示意圖；

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；