專利名稱：基于自支撐薄膜高高寬比深亞微米、納米金屬結構制作工藝的制作方法
技術領域：
本發明屬于半導體技術中的微細加工領域，特別是一種基于自支撐薄膜的高高寬比深亞微米、納米金屬結構制作工藝。
背景技術：
對于高精度X射線波段的位相型衍射光學元件，為了獲得所需要的位相，必須制作高高寬比深亞微米、納米金屬結構，眾所周知，受分辨率和電子能量的限制，常規的電子束光刻工藝無法制作高高寬比深亞微米、納米金屬結構，如果采用兩次電子束光刻工藝，不僅成本高、工藝復雜，而且對電子束光刻機的套刻對準能力提出很高的要求，在實際使用中很難實現。
發明內容
本發明的目的是提供一種基于自支撐薄膜的高高寬比深亞微米、納米金屬結構制作工藝，它采用一次正面電子束光刻，一次背面X射線自對準曝光，兩次電鍍獲得高高寬比深亞微米、納米金屬結構，可以滿足高精度X射線波段的位相型衍射光學元件的要求。
為達到上述目的，本發明的技術解決方案是提供一種基于自支撐薄膜高高寬比深亞微米、納米金屬結構制作工藝，其高高寬比深亞微米、納米金屬結構的形成是由常規的電子束光刻、電鍍方法先在自支撐薄膜上獲得低高寬比深亞微米、納米金屬結構，再在該金屬結構上甩X射線光刻膠，從背面進行自對準X射線曝光，再繼續電鍍出高高寬比深亞微米、納米金屬結構，最后去膠、去薄鉻薄金層，從而制成基于自支撐薄膜的高高寬比深亞微米、納米金屬結構。
所述的一種基于自支撐薄膜高高寬比深亞微米、納米金屬結構制作工藝，包括如下步驟步驟1、在自支撐薄膜正面上淀積薄鉻薄金層，作為電鍍襯基；步驟2、在薄鉻薄金層表面上甩電子束膠，電子束曝光、顯影，形成第一次電鍍的模子；步驟3、將步驟2所得片子放在電鍍液中第一次電鍍金屬；步驟4、在步驟3所得片子正面甩X射線光刻膠；步驟5、從自支撐薄膜背面進行X射線曝光、顯影，形成第二次電鍍的模子；步驟6、將步驟5所得片子放在電鍍液中第二次電鍍金屬；步驟7、對步驟6所得片子去膠、去薄鉻薄金層，完成高高寬比深亞微米、納米金屬結構。
所述的一種基于自支撐薄膜高高寬比深亞微米、納米金屬結構制作工藝，其所述步驟1中，該薄鉻薄金層是使用電子束蒸發方法得到，總厚度為10～30nm。
所述的一種基于自支撐薄膜高高寬比深亞微米、納米金屬結構制作工藝，其所述步驟2中，電子束膠的型號為日本Shipley公司生產的SAL601-ER7，厚度為150~600nm，并進行下列步驟a)用熱板進行前烘；b)再對電子束膠進行電子束曝光，劑量≤35微庫侖；c)再用熱板對電子束膠進行后烘；d)然后再用CD-26進行顯影，顯影時間≤4分鐘；e)顯影后，用去離子水進行沖洗，用氮氣進行吹干片子，形成第一次電鍍金屬的模子。
所述的一種基于自支撐薄膜高高寬比深亞微米、納米金屬結構制作工藝，其所述步驟3中，第一次電鍍的電鍍液為金電鍍液，形成初始的低高寬比的深亞微米、納米金金屬結構，金金屬結構的厚度為150~600nm。
所述的一種基于自支撐薄膜高高寬比深亞微米、納米金屬結構制作工藝，其所述步驟4中，X射線光刻膠的型號為日本Shipley公司生產的SAL601-ER7，厚度為500~2000nm，并用熱板進行前烘。
所述的一種基于自支撐薄膜高高寬比深亞微米、納米金屬結構制作工藝，其所述步驟5的具體步驟如下a)從自支撐薄膜背面進行X射線曝光；b)用熱板對X射線光刻膠進行后烘；c)然后用CD-26進行顯影，顯影時間≤4分鐘；d)顯影后，用去離子水進行沖洗，用氮氣進行吹干片子，形成第二次電鍍金屬的模子。
所述的一種基于自支撐薄膜高高寬比深亞微米、納米金屬結構制作工藝，其所述步驟6中，第二次電鍍的電鍍液為金電鍍液，形成高高寬比的深亞微米、納米金金屬結構，金金屬結構的厚度為650~2600nm。
所述的一種基于自支撐薄膜高高寬比深亞微米、納米金屬結構制作工藝，其所述步驟7的具體步驟如下a)將步驟6所得片子放在丙酮中9～11分鐘，去掉第一次電鍍金屬的模子和第二次電鍍金屬的模子；b)在乙醇中超聲清洗，去離子水沖洗，氮氣吹干；c)用離子束刻蝕掉模子下方的底金；d)用去鉻液去掉模子下方的底鉻；e)然后再用去離子水沖洗，氮氣吹干，完成高高寬比深亞微米、納米金屬結構的制作。
所述的一種基于自支撐薄膜高高寬比深亞微米、納米金屬結構制作工藝，其所述前烘、后烘的溫度為100～110℃，時間為≤2分鐘。
本發明的特點是采用一次正面電子束光刻，一次背面X射線自對準曝光，兩次電鍍獲得高高寬比深亞微米、納米金屬結構，具有很強的實用價值。本發明工藝方法制備的基于自支撐薄膜的高高寬比深亞微米、納米金屬結構適合用于大批量生產。
圖1-1至圖1-7是本發明工藝的流程圖；圖2-1至圖2-9是本發明實施例的流程圖。
具體實施例方式
見圖1，是本發明一種基于自支撐薄膜的高高寬比深亞微米、納米金屬結構制作工藝的流程圖，其流程如下1、如圖1-1所示，首先在п形自支撐薄膜正面上淀積薄鉻薄金層103，作為電鍍襯基，該薄鉻薄金層103可以使用電子束蒸發方法得到，總厚度為10～30nm。
2、如圖1-2所示，在薄鉻薄金層103表面上甩電子束膠，電子束膠厚度為150~600nm，再用電子束曝光、顯影，形成第一次電鍍金屬的模子104。
3、如圖1-3所示，將上步所得片子放在電鍍液中，通過模子104進行第一次電鍍金屬，形成低高寬比的深亞微米、納米金屬結構105a。
4、如圖1-4所示，在上步所得片子正面甩X射線光刻膠106，X射線光刻膠106厚度為500~2000nm。
5、如圖1-5所示，從自支撐薄膜背面進行X射線曝光、顯影，形成第二次電鍍金屬的模子107。
6、如圖1-6所示，將上步所得片子放在電鍍液中，通過模子107進行第二次電鍍金屬，形成高高寬比的深亞微米、納米金屬結構105b，金屬結構105b的總厚度為650~2600nm。
7、如圖1-7所示，對上步所得片子去膠、去模子107下方的薄鉻薄金層103，完成高高寬比深亞微米、納米金屬結構制作。
實施例1、如圖2-1所示，首先在п形自支撐薄膜正面上淀積薄鉻薄金層203，該薄鉻薄金層203可以使用電子束蒸發方法得到，總厚度為10～30nm。п形自支撐薄膜由氮化硅膜101和硅片102組成，底部腳端為氮化硅膜101，中部支腿為硅片102，上端部為氮化硅膜101。
2、如圖2-2所示，在薄鉻薄金層203表面上甩電子束膠204，電子束膠204的型號為日本Shipley公司生產的SAL601-ER7，電子束膠204厚度為150~600nm，并用熱板進行前烘，前烘溫度為105℃，前烘時間為2分鐘。
3、圖2-3所示，對電子束膠204進行電子束曝光，劑量為35微庫侖，然后用熱板對電子束膠204進行后烘，后烘溫度為105℃，后烘時間為2分鐘，用CD-26進行顯影，顯影時間為4分鐘，顯影后用去離子水進行沖洗，用氮氣進行吹干片子，形成第一次電鍍金屬的模子205。
4、如圖2-4所示，將片子放在電鍍液中，通過模子205進行第一次電鍍金屬，電鍍液為金電鍍液，形成低高寬比的深亞微米、納米金金屬結構206a，金金屬結構206a的厚度為150~600nm。
5、如圖2-5所示，在片子正面甩X射線光刻膠207，X射線光刻膠207的型號為日本Shipley公司生產的SAL601-ER7，X射線光刻膠207厚度為500~2000nm，并用熱板進行前烘，前烘溫度為105℃，前烘時間為2分鐘。
6、如圖2-6所示，從自支撐薄膜背面進行X射線曝光，然后用熱板對X射線光刻膠207進行后烘，后烘溫度為105℃，后烘時間為2分鐘，用CD-26進行顯影，顯影時間為4分鐘，顯影后用去離子水進行沖洗，用氮氣進行吹干片子，形成第二次電鍍金屬的模子208。
7、如圖2-7所示，將片子放在電鍍液中，通過模子208進行第二次電鍍金屬，電鍍液為金電鍍液，形成高高寬比的深亞微米、納米金金屬結構206b，金金屬結構206b的厚度為650~2600nm。
8、如圖2-8所示，將片子放在丙酮中10分鐘，去掉第一次電鍍金屬的模子205和第二次電鍍金屬的模子208，然后在乙醇中超聲清洗，去離子水沖洗，氮氣吹干。
9、如圖2-9所示，用離子束刻蝕掉模子205下方的底金，用稀釋的去鉻液去掉模子205下方的底鉻，再用去離子水沖洗，氮氣吹干，完成高高寬比深亞微米、納米金屬結構制作。
權利要求
1.一種基于自支撐薄膜高高寬比深亞微米、納米金屬結構制作工藝，其特征在于，高高寬比深亞微米、納米金屬結構的形成是由常規的電子束光刻、電鍍方法先在自支撐薄膜上獲得低高寬比深亞微米、納米金屬結構，再在該金屬結構上甩X射線光刻膠，從背面進行自對準X射線曝光，再繼續電鍍出高高寬比深亞微米、納米金屬結構，最后去膠、去薄鉻鉑金層，從而制成基于自支撐薄膜的高高寬比深亞微米、納米金屬結構。
2.根據權利要求1所述的一種基于自支撐薄膜高高寬比深亞微米、納米金屬結構制作工藝，其特征在于，包括如下步驟步驟1、在自支撐薄膜正面上淀積薄鉻薄金層，作為電鍍襯基；步驟2、在薄鉻薄金層表面上甩電子束膠，電子束曝光、顯影，形成第一次電鍍的模子；步驟3、將步驟2所得片子放在電鍍液中第一次電鍍金屬；步驟4、在步驟3所得片子正面甩X射線光刻膠；步驟5、從自支撐薄膜背面進行X射線曝光、顯影，形成第二次電鍍的模子；步驟6、將步驟5所得片子放在電鍍液中第二次電鍍金屬；步驟7、對步驟6所得片子去膠、去薄鉻薄金層，完成高高寬比深亞微米、納米金屬結構。
3.根據權利要求2所述的一種基于自支撐薄膜高高寬比深亞微米、納米金屬結構制作工藝，其特征在于，所述步驟1中，該薄鉻薄金層是使用電子束蒸發方法得到，總厚度為10～30nm。
4.根據權利要求2所述的一種基于自支撐薄膜高高寬比深亞微米、納米金屬結構制作工藝，其特征在于，所述步驟2中，電子束膠的型號為日本Shipley公司生產的SAL601-ER7，厚度為150~600nm，并進行下列步驟a)用熱板進行前烘；b)再對電子束膠進行電子束曝光，劑量≤35微庫侖；c)再用熱板對電子束膠進行后烘；d)然后再用CD-26進行顯影，顯影時間≤4分鐘；e)顯影后，用去離子水進行沖洗，用氮氣進行吹干片子，形成第一次電鍍金屬的模子。
5.根據權利要求2所述的一種基于自支撐薄膜高高寬比深亞微米、納米金屬結構制作工藝，其特征在于，所述步驟3中，第一次電鍍的電鍍液為金電鍍液，形成初始的低高寬比的深亞微米、納米金金屬結構，金金屬結構的厚度為150~600nm。
6.根據權利要求2所述的一種基于自支撐薄膜高高寬比深亞微米、納米金屬結構制作工藝，其特征在于，所述步驟4中，X射線光刻膠的型號為日本Shipley公司生產的SAL601-ER7，厚度為500~2000nm，并用熱板進行前烘。
7.根據權利要求2所述的一種基于自支撐薄膜高高寬比深亞微米、納米金屬結構制作工藝，其特征在于，所述步驟5的具體步驟如下a)從自支撐薄膜背面進行X射線曝光；b)用熱板對X射線光刻膠進行后烘；c)然后用CD-26進行顯影，顯影時間≤4分鐘；d)顯影后，用去離子水進行沖洗，用氮氣進行吹干片子，形成第二次電鍍金屬的模子。
8.根據權利要求2所述的一種基于自支撐薄膜高高寬比深亞微米、納米金屬結構制作工藝，其特征在于，所述步驟6中，第二次電鍍的電鍍液為金電鍍液，形成高高寬比的深亞微米、納米金金屬結構，金金屬結構的厚度為650~2600nm。
9.根據權利要求2所述的一種基于自支撐薄膜高高寬比深亞微米、納米金屬結構制作工藝，其特征在于，所述步驟7的具體步驟如下a)將步驟6所得片子放在丙酮中9～11分鐘，去掉第一次電鍍金屬的模子和第二次電鍍金屬的模子；b)在乙醇中超聲清洗，去離子水沖洗，氮氣吹干；c)用離子束刻蝕掉模子下方的底金；d)用去鉻液去掉模子下方的底鉻；e)然后再用去離子水沖洗，氮氣吹干，完成高高寬比深亞微米、納米金屬結構的制作。
10.根據權利要求4、6或7所述的一種基于自支撐薄膜高高寬比深亞微米、納米金屬結構制作工藝，其特征在于，所述前烘、后烘的溫度為100～110℃，時間為≤2分鐘。
全文摘要
本發明一種基于自支撐薄膜高高寬比深亞微米、納米金屬結構制作工藝，屬于半導體技術中的微細加工領域，其工藝步驟如下1.在自支撐薄膜正面上淀積薄鉻薄金；2.在薄鉻薄金表面上甩電子束膠，電子束曝光、顯影；3.將片子放在電鍍液中第一次電鍍金屬；4.片子正面甩X射線光刻膠；5.從自支撐薄膜背面進行X射線曝光、顯影；6.繼續將片子放在電鍍液中第二次電鍍金屬；7.去膠、去底鉻底金，完成高高寬比深亞微米、納米金屬結構制。本發明采用一次正面電子束光刻，一次背面X射線自對準曝光，兩次電鍍獲得高高寬比深亞微米、納米金屬結構，具有很強的實用價值，適合大批量生產。
文檔編號B82B3/00GK1801458SQ20041010187
公開日2006年7月12日 申請日期2004年12月30日 優先權日2004年12月30日
發明者謝常青, 葉甜春, 陳大鵬 申請人:中國科學院微電子研究所