專利名稱：一種制作納米級圖形的方法
技術領域：
本發明涉及微電子技術中的深亞微米、納米加工技術領域，尤其涉及 一種利用場致發射產生的電子束制作納米級圖形的方法。
背景技術：
隨著半導體產業的飛速發展，器件的特征尺寸已全面地從深亞微米進 入到納米尺度。納米級圖形加工的能力成了決定集成電路繼續按摩爾定律 繼續向下推進的關鍵。同時隨著納米科學的蓬勃興起，納米級圖形加工也 成為了納米技術發展的基礎。
目前， 一般采用浸沒式光刻技術、聚焦電子束光刻實現納米級圖形加 工。但是，上述浸沒式光刻技術實現成本高的問題，聚焦電子束光刻技術 存在鄰近效應影響分辨率的問題。
發明內容
(一) 要解決的技術問題
有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種利用場致發射產生的電子 束制作納米級圖形的方法，以有效地解決浸沒式光刻成本高和聚焦電子束 存在鄰近效應影響分辨率的問題。由于金屬尖端在場致發射效應下能發射 出低能電子束，該電子束對電致抗蝕劑進行曝光不會產生鄰近效應，因此 基于此原理本發明提出利用場致發射進行低成本、高分辨率的納米級圖形 加工方法。
(二) 技術方案
為達到上述目的，本發明提供了一種制作納米級圖形的方法，該納米
級圖形是將圖形數據轉化成二進制信號控制微動臺二維x-y方向的運動和 金屬尖端電壓的加載，利用尖端加載電壓后產生的電子束對電子抗蝕劑進行曝光獲得的，該方法包括
在樣品表面涂上一層電致抗蝕劑薄膜，在微動臺上固定金屬微尖端； 將涂有電致抗蝕劑薄膜的樣品加載到微動臺上，與微尖端保持一定的
距離；
將裝載有金屬尖端和樣品的微動臺放置到真空腔體中，并利用真空泵 對腔體抽真空，使真空度滿足金屬尖端場致發射的條件；
利用軟件編程將被加工圖形數據轉換成二進制信號，用該二進制碼控 制微動臺做二維x-y方向的運動，并給金屬微尖端加載電壓，通過在強電 場下尖端發射的低能電子束對電子抗蝕劑進行曝光；
對曝光后的樣品進行顯影、定影，完成在電致抗蝕劑上納米級圖形的 制作。
上述方案中，所述在樣品表面涂上一層電致抗蝕劑薄膜的步驟中，是 采用旋轉涂膠工藝在樣品表面涂上一層電致抗蝕劑薄膜。
上述方案中，所述在微動臺上固定金屬微尖端的步驟中，金屬微尖端 被固定在微動臺的頂部，尖端向著平臺方向。
上述方案中，所述將樣品加載到微動臺上的步驟中，涂有電致抗蝕劑 的樣品被加載到微動臺上，隨平臺一起運動，抗蝕劑表面和尖端保持一定 的距離。
上述方案中，所述對放置微動臺的真空腔體抽真空的步驟中，利用真 空泵對放置有微動臺的腔體抽真空，使真空度達到使金屬尖端發生場致發 射效應的條件。
上述方案中，所述利用軟件編程將被加工圖形數據轉換成二進制信號 的步驟中，使用軟件對圖形進行網格劃分，將被劃分后的每個網格單元信 息轉化成二進制碼，該二進制碼由PC機輸出。
上述方案中，所述PC機通過數據線連接微動臺，控制金屬微尖端上 電壓的加載，利用場致發射作用下尖端發射的低能電子束對電子抗蝕劑進 行局部曝光，同時根據此二進制編碼驅動電源，實現對微動臺二維x-y方 向的定量可控移動控制，實現在整個樣品尺度上的圖形加工。
上述方案中，所述對曝光后的樣品進行顯影、定影的步驟中，納米級 圖形是對電子抗蝕劑進行場致電子曝光后，通過顯影、定影得到的。(三)有益效果
從上述技術方案可以看出，本發明提供的這種利用場致發射產生的電 子束制作納米級圖形的方法，由于金屬尖端在場致發射效應下能發射出低 能電子束，該電子束對電致抗蝕劑進行曝光不會產生鄰近效應，因此基于 此原理本發明提出利用場致發射進行低成本、高分辨率的納米級圖形加工 方法，有效地解決了浸沒式光刻成本高和聚焦電子束存在鄰近效應影響分 辨率的問題。
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明
圖1是本發明提供的利用場致發射產生的電子束制作納米級圖形的方 法流程圖2是依照本發明實施例制作納米級圖形的工藝流程圖3是依照本發明實施例制作納米級圖形的系統結構示意圖中，l.樣品，2.電致抗蝕劑薄膜，3.微動態，4.金屬微尖端，5.可動
平臺，6.涂有電致抗蝕劑的樣品，7.真空腔體，8.真空泵，9.低能電子束，
10.納米級圖形，ll.PC機，12.數據線。
具體實施例方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實 施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。
如圖1所示，圖1是本發明提供的利用場致發射產生的電子束制作納 米級圖形的方法流程圖，該納米級圖形是將圖形數據轉化成二進制信號控 制微動臺二維x-y方向的運動和金屬尖端電壓的加載，利用尖端加載電壓
后產生的電子束對電子抗蝕劑進行曝光獲得的，該方法包括
步驟101:在樣品表面涂上一層電致抗蝕劑薄膜，在微動臺上固定金 屬微尖端；在本步驟中，是采用旋轉涂膠工藝在樣品表面涂上一層電致抗 蝕劑薄膜，金屬微尖端被固定在微動臺的頂部，尖端向著平臺方向。
步驟102:將涂有電致抗蝕劑薄膜的樣品加載到微動臺上，與微尖端保持一定的距離；在本步驟中，涂有電致抗蝕劑的樣品被加載到微動臺上, 隨平臺一起運動，抗蝕劑表面和尖端保持一定的距離。
步驟103:將裝載有金屬尖端和樣品的微動臺放置到真空腔體中，并 利用真空泵對腔體抽真空，使真空度滿足金屬尖端場致發射的條件。
步驟104:利用軟件編程將被加工圖形數據轉換成二進制信號，用該 二進制碼控制微動臺做二維x-y方向的運動，并給金屬微尖端加載電壓， 通過在強電場下尖端發射的低能電子束對電子抗蝕劑進行曝光；在本步驟 中，使用軟件對圖形進行網格劃分，將被劃分后的每個網格單元信息轉化 成二進制碼，該二進制碼由PC機輸出；所述PC機通過數據線連接微動 臺，控制金屬微尖端上電壓的加載，利用場致發射作用下尖端發射的低能 電子束對電子抗蝕劑進行局部曝光，同時根據此二進制編碼驅動電源，實
現對微動臺二維x-y方向的定量可控移動控制，實現在整個樣品尺度上的
圖形加工。
步驟105:對曝光后的樣品進行顯影、定影，完成在電致抗蝕劑上納 米級圖形的制作；在本步驟中，納米級圖形是對電子抗蝕劑進行場致電子 曝光后，通過顯影、定影得到的。
基于圖1所示的利用場致發射產生的電子束制作納米級圖形的方法流
程圖，圖2示出了依照本發明實施例制作納米級圖形的工藝流程圖，具體
包括以下工藝步驟
如圖2-1所示，在樣品(1)表面通過旋轉涂膠工藝涂上一層電致抗蝕 劑薄膜(2);
如圖2-2所示，在微動臺(3)頂部固定金屬微尖端(4)，使尖端向著
可動平臺(5)方向；
如圖2-3所示，將涂有電致抗蝕劑的樣品(6)加載到可動平臺(5), 與尖端保持一定的距離。在圖形加工過程中該涂有電致抗蝕劑的樣品可隨 可動平臺一起運動；
如圖2-4所示，將裝載有金屬尖端和樣品的微動臺放置到真空腔體(7) 中，并利用真空泵(8)對腔體抽真空，使真空度達到使金屬尖端發生場 址發射效應的條件；如圖2-5所示，利用圖形數據轉換成的二進制信號控制微動臺做二維
x-y方向的運動和控制金屬微尖端電壓的加載，通過強電場下尖端發射的 低能電子束(9)對電子抗蝕劑進行局部曝光；
如圖2-6所示，采用電子抗蝕劑專用的顯影液和定影液對曝光后的電 子抗蝕劑進行顯影、定影，得到所需要的納米級圖形(10)。
在上述場致發射進行圖形加工技術中，系統的搭建如圖3所示，圖3 是依照本發明實施例制作納米級圖形的系統結構示意圖。微動臺(3)安 置在連接著真空泵(8)的真空腔體(7)中，通過數據線(12)與PC機 (10)連接。在PC機中圖形數據被轉換成二進制碼，該二進制碼通過數 據線傳輸到微動臺，控制可動平臺的運動和金屬尖端電壓的加載，從而實 現樣品尺度范圍內納米級圖形的加工。
以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行 了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而 已，并不用于限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修 改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1、一種制作納米級圖形的方法，其特征在于，該納米級圖形是將圖形數據轉化成二進制信號控制微動臺二維x-y方向的運動和金屬尖端電壓的加載，利用尖端加載電壓后產生的電子束對電子抗蝕劑進行曝光獲得的，該方法包括在樣品表面涂上一層電致抗蝕劑薄膜，在微動臺上固定金屬微尖端；將涂有電致抗蝕劑薄膜的樣品加載到微動臺上，與微尖端保持一定的距離；將裝載有金屬尖端和樣品的微動臺放置到真空腔體中，并利用真空泵對腔體抽真空，使真空度滿足金屬尖端場致發射的條件；利用軟件編程將被加工圖形數據轉換成二進制信號，用該二進制碼控制微動臺做二維x-y方向的運動，并給金屬微尖端加載電壓，通過在強電場下尖端發射的低能電子束對電子抗蝕劑進行曝光；對曝光后的樣品進行顯影、定影，完成在電致抗蝕劑上納米級圖形的制作。
2、 根據權利要求1所述的制作納米級圖形的方法，其特征在于，所 述在樣品表面涂上一層電致抗蝕劑薄膜的步驟中，是采用旋轉涂膠工藝在 樣品表面涂上一層電致抗蝕劑薄膜。
3、 根據權利要求1所述的制作納米級圖形的方法，其特征在于，所 述在微動臺上固定金屬微尖端的步驟中，金屬微尖端被固定在微動臺的頂 部，尖端向著平臺方向。 '
4、 根據權利要求1所述的制作納米級圖形的方法，其特征在于，所 述將樣品加載到微動臺上的步驟中，涂有電致抗蝕劑的樣品被加載到微動 臺上，隨平臺一起運動，抗蝕劑表面和尖端保持一定的距離。
5、 根據權利要求1所述的制作納米級圖形的方法，其特征在于，所 述對放置微動臺的真空腔體抽真空的步驟中，真空度需達到使金屬尖端發 生場致發射效應的條件。
6、 根據權利要求1所述的制作納米級圖形的方法，其特征在于，所 述利用軟件編程將被加工圖形數據轉換成二進制信號的步驟中，使用軟件對圖形進行網格劃分，將被劃分后的每個網格單元信息轉化成二進制碼， 該二進制碼由PC機輸出。
7、 根據權利要求5所述的制作納米級圖形的方法，其特征在于，所 述PC機通過數據線連接微動臺，控制金屬微尖端上電壓的加載，利用場 致發射作用下尖端發射的低能電子束對電子抗蝕劑進行局部曝光，同時根據此二進制編碼驅動電源，實現對微動臺二維x-y方向的定量可控移動控制，實現在整個樣品尺度上的圖形加工。
8、 根據權利要求1所述的制作納米級圖形的方法，其特征在于，所述對曝光后的樣品進行顯影、定影的步驟中，納米級圖形是對電子抗蝕劑 進行場致電子曝光后，通過顯影、定影得到的。
全文摘要
本發明公開了一種制作納米級圖形的方法，該納米級圖形是將圖形數據轉化成二進制信號控制微動臺二維x-y方向的運動和金屬尖端電壓的加載，利用尖端加載電壓后產生的電子束對電子抗蝕劑進行曝光獲得的，包括在樣品表面涂上一層電致抗蝕劑薄膜，在微動臺上固定金屬微尖端；將涂有電致抗蝕劑薄膜的樣品加載到微動臺上，與微尖端保持一定的距離；將裝載有金屬尖端和樣品的微動臺放置到真空腔體中，并利用真空泵對腔體抽真空；利用軟件編程將被加工圖形數據轉換成二進制信號，用該二進制碼控制微動臺做二維x-y方向的運動，并給金屬微尖端加載電壓，通過在強電場下尖端發射的低能電子束對電子抗蝕劑進行曝光；對曝光后的樣品進行顯影、定影。本發明有效地解決了浸沒式光刻成本高和聚焦電子束存在鄰近效應影響分辨率的問題。
文檔編號B81C1/00GK101441410SQ20071017779
公開日2009年5月27日 申請日期2007年11月21日 優先權日2007年11月21日
發明者傅劍宇, 葉甜春, 景玉鵬, 毅 歐, 陳大鵬 申請人:中國科學院微電子研究所