专利名称：基于自支撑薄膜高高宽比深亚微米、纳米金属结构制作工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于半导体技术中的微细加工领域，特别是一种基于自支撑薄膜的高高宽比深亚微米、纳米金属结构制作工艺。
背景技术：
对于高精度X射线波段的位相型衍射光学元件，为了获得所需要的位相，必须制作高高宽比深亚微米、纳米金属结构，众所周知，受分辨率和电子能量的限制，常规的电子束光刻工艺无法制作高高宽比深亚微米、纳米金属结构，如果采用两次电子束光刻工艺，不仅成本高、工艺复杂，而且对电子束光刻机的套刻对准能力提出很高的要求，在实际使用中很难实现。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于自支撑薄膜的高高宽比深亚微米、纳米金属结构制作工艺，它采用一次正面电子束光刻，一次背面X射线自对准曝光，两次电镀获得高高宽比深亚微米、纳米金属结构，可以满足高精度X射线波段的位相型衍射光学元件的要求。
为达到上述目的，本发明的技术解决方案是提供一种基于自支撑薄膜高高宽比深亚微米、纳米金属结构制作工艺，其高高宽比深亚微米、纳米金属结构的形成是由常规的电子束光刻、电镀方法先在自支撑薄膜上获得低高宽比深亚微米、纳米金属结构，再在该金属结构上甩X射线光刻胶，从背面进行自对准X射线曝光，再继续电镀出高高宽比深亚微米、纳米金属结构，最后去胶、去薄铬薄金层，从而制成基于自支撑薄膜的高高宽比深亚微米、纳米金属结构。
所述的一种基于自支撑薄膜高高宽比深亚微米、纳米金属结构制作工艺，包括如下步骤步骤1、在自支撑薄膜正面上淀积薄铬薄金层，作为电镀衬基；步骤2、在薄铬薄金层表面上甩电子束胶，电子束曝光、显影，形成第一次电镀的模子；步骤3、将步骤2所得片子放在电镀液中第一次电镀金属；步骤4、在步骤3所得片子正面甩X射线光刻胶；步骤5、从自支撑薄膜背面进行X射线曝光、显影，形成第二次电镀的模子；步骤6、将步骤5所得片子放在电镀液中第二次电镀金属；步骤7、对步骤6所得片子去胶、去薄铬薄金层，完成高高宽比深亚微米、纳米金属结构。
所述的一种基于自支撑薄膜高高宽比深亚微米、纳米金属结构制作工艺，其所述步骤1中，该薄铬薄金层是使用电子束蒸发方法得到，总厚度为10～30nm。
所述的一种基于自支撑薄膜高高宽比深亚微米、纳米金属结构制作工艺，其所述步骤2中，电子束胶的型号为日本Shipley公司生产的SAL601-ER7，厚度为150~600nm，并进行下列步骤a)用热板进行前烘；b)再对电子束胶进行电子束曝光，剂量≤35微库仑；c)再用热板对电子束胶进行后烘；d)然后再用CD-26进行显影，显影时间≤4分钟；e)显影后，用去离子水进行冲洗，用氮气进行吹干片子，形成第一次电镀金属的模子。
所述的一种基于自支撑薄膜高高宽比深亚微米、纳米金属结构制作工艺，其所述步骤3中，第一次电镀的电镀液为金电镀液，形成初始的低高宽比的深亚微米、纳米金金属结构，金金属结构的厚度为150~600nm。
所述的一种基于自支撑薄膜高高宽比深亚微米、纳米金属结构制作工艺，其所述步骤4中，X射线光刻胶的型号为日本Shipley公司生产的SAL601-ER7，厚度为500~2000nm，并用热板进行前烘。
所述的一种基于自支撑薄膜高高宽比深亚微米、纳米金属结构制作工艺，其所述步骤5的具体步骤如下a)从自支撑薄膜背面进行X射线曝光；b)用热板对X射线光刻胶进行后烘；c)然后用CD-26进行显影，显影时间≤4分钟；d)显影后，用去离子水进行冲洗，用氮气进行吹干片子，形成第二次电镀金属的模子。
所述的一种基于自支撑薄膜高高宽比深亚微米、纳米金属结构制作工艺，其所述步骤6中，第二次电镀的电镀液为金电镀液，形成高高宽比的深亚微米、纳米金金属结构，金金属结构的厚度为650~2600nm。
所述的一种基于自支撑薄膜高高宽比深亚微米、纳米金属结构制作工艺，其所述步骤7的具体步骤如下a)将步骤6所得片子放在丙酮中9～11分钟，去掉第一次电镀金属的模子和第二次电镀金属的模子；b)在乙醇中超声清洗，去离子水冲洗，氮气吹干；c)用离子束刻蚀掉模子下方的底金；d)用去铬液去掉模子下方的底铬；e)然后再用去离子水冲洗，氮气吹干，完成高高宽比深亚微米、纳米金属结构的制作。
所述的一种基于自支撑薄膜高高宽比深亚微米、纳米金属结构制作工艺，其所述前烘、后烘的温度为100～110℃，时间为≤2分钟。
本发明的特点是采用一次正面电子束光刻，一次背面X射线自对准曝光，两次电镀获得高高宽比深亚微米、纳米金属结构，具有很强的实用价值。本发明工艺方法制备的基于自支撑薄膜的高高宽比深亚微米、纳米金属结构适合用于大批量生产。
图1-1至图1-7是本发明工艺的流程图；图2-1至图2-9是本发明实施例的流程图。
具体实施例方式
见图1，是本发明一种基于自支撑薄膜的高高宽比深亚微米、纳米金属结构制作工艺的流程图，其流程如下1、如图1-1所示，首先在п形自支撑薄膜正面上淀积薄铬薄金层103，作为电镀衬基，该薄铬薄金层103可以使用电子束蒸发方法得到，总厚度为10～30nm。
2、如图1-2所示，在薄铬薄金层103表面上甩电子束胶，电子束胶厚度为150~600nm，再用电子束曝光、显影，形成第一次电镀金属的模子104。
3、如图1-3所示，将上步所得片子放在电镀液中，通过模子104进行第一次电镀金属，形成低高宽比的深亚微米、纳米金属结构105a。
4、如图1-4所示，在上步所得片子正面甩X射线光刻胶106，X射线光刻胶106厚度为500~2000nm。
5、如图1-5所示，从自支撑薄膜背面进行X射线曝光、显影，形成第二次电镀金属的模子107。
6、如图1-6所示，将上步所得片子放在电镀液中，通过模子107进行第二次电镀金属，形成高高宽比的深亚微米、纳米金属结构105b，金属结构105b的总厚度为650~2600nm。
7、如图1-7所示，对上步所得片子去胶、去模子107下方的薄铬薄金层103，完成高高宽比深亚微米、纳米金属结构制作。
实施例1、如图2-1所示，首先在п形自支撑薄膜正面上淀积薄铬薄金层203，该薄铬薄金层203可以使用电子束蒸发方法得到，总厚度为10～30nm。п形自支撑薄膜由氮化硅膜101和硅片102组成，底部脚端为氮化硅膜101，中部支腿为硅片102，上端部为氮化硅膜101。
2、如图2-2所示，在薄铬薄金层203表面上甩电子束胶204，电子束胶204的型号为日本Shipley公司生产的SAL601-ER7，电子束胶204厚度为150~600nm，并用热板进行前烘，前烘温度为105℃，前烘时间为2分钟。
3、图2-3所示，对电子束胶204进行电子束曝光，剂量为35微库仑，然后用热板对电子束胶204进行后烘，后烘温度为105℃，后烘时间为2分钟，用CD-26进行显影，显影时间为4分钟，显影后用去离子水进行冲洗，用氮气进行吹干片子，形成第一次电镀金属的模子205。
4、如图2-4所示，将片子放在电镀液中，通过模子205进行第一次电镀金属，电镀液为金电镀液，形成低高宽比的深亚微米、纳米金金属结构206a，金金属结构206a的厚度为150~600nm。
5、如图2-5所示，在片子正面甩X射线光刻胶207，X射线光刻胶207的型号为日本Shipley公司生产的SAL601-ER7，X射线光刻胶207厚度为500~2000nm，并用热板进行前烘，前烘温度为105℃，前烘时间为2分钟。
6、如图2-6所示，从自支撑薄膜背面进行X射线曝光，然后用热板对X射线光刻胶207进行后烘，后烘温度为105℃，后烘时间为2分钟，用CD-26进行显影，显影时间为4分钟，显影后用去离子水进行冲洗，用氮气进行吹干片子，形成第二次电镀金属的模子208。
7、如图2-7所示，将片子放在电镀液中，通过模子208进行第二次电镀金属，电镀液为金电镀液，形成高高宽比的深亚微米、纳米金金属结构206b，金金属结构206b的厚度为650~2600nm。
8、如图2-8所示，将片子放在丙酮中10分钟，去掉第一次电镀金属的模子205和第二次电镀金属的模子208，然后在乙醇中超声清洗，去离子水冲洗，氮气吹干。
9、如图2-9所示，用离子束刻蚀掉模子205下方的底金，用稀释的去铬液去掉模子205下方的底铬，再用去离子水冲洗，氮气吹干，完成高高宽比深亚微米、纳米金属结构制作。
权利要求
1.一种基于自支撑薄膜高高宽比深亚微米、纳米金属结构制作工艺，其特征在于，高高宽比深亚微米、纳米金属结构的形成是由常规的电子束光刻、电镀方法先在自支撑薄膜上获得低高宽比深亚微米、纳米金属结构，再在该金属结构上甩X射线光刻胶，从背面进行自对准X射线曝光，再继续电镀出高高宽比深亚微米、纳米金属结构，最后去胶、去薄铬铂金层，从而制成基于自支撑薄膜的高高宽比深亚微米、纳米金属结构。
2.根据权利要求1所述的一种基于自支撑薄膜高高宽比深亚微米、纳米金属结构制作工艺，其特征在于，包括如下步骤步骤1、在自支撑薄膜正面上淀积薄铬薄金层，作为电镀衬基；步骤2、在薄铬薄金层表面上甩电子束胶，电子束曝光、显影，形成第一次电镀的模子；步骤3、将步骤2所得片子放在电镀液中第一次电镀金属；步骤4、在步骤3所得片子正面甩X射线光刻胶；步骤5、从自支撑薄膜背面进行X射线曝光、显影，形成第二次电镀的模子；步骤6、将步骤5所得片子放在电镀液中第二次电镀金属；步骤7、对步骤6所得片子去胶、去薄铬薄金层，完成高高宽比深亚微米、纳米金属结构。
3.根据权利要求2所述的一种基于自支撑薄膜高高宽比深亚微米、纳米金属结构制作工艺，其特征在于，所述步骤1中，该薄铬薄金层是使用电子束蒸发方法得到，总厚度为10～30nm。
4.根据权利要求2所述的一种基于自支撑薄膜高高宽比深亚微米、纳米金属结构制作工艺，其特征在于，所述步骤2中，电子束胶的型号为日本Shipley公司生产的SAL601-ER7，厚度为150~600nm，并进行下列步骤a)用热板进行前烘；b)再对电子束胶进行电子束曝光，剂量≤35微库仑；c)再用热板对电子束胶进行后烘；d)然后再用CD-26进行显影，显影时间≤4分钟；e)显影后，用去离子水进行冲洗，用氮气进行吹干片子，形成第一次电镀金属的模子。
5.根据权利要求2所述的一种基于自支撑薄膜高高宽比深亚微米、纳米金属结构制作工艺，其特征在于，所述步骤3中，第一次电镀的电镀液为金电镀液，形成初始的低高宽比的深亚微米、纳米金金属结构，金金属结构的厚度为150~600nm。
6.根据权利要求2所述的一种基于自支撑薄膜高高宽比深亚微米、纳米金属结构制作工艺，其特征在于，所述步骤4中，X射线光刻胶的型号为日本Shipley公司生产的SAL601-ER7，厚度为500~2000nm，并用热板进行前烘。
7.根据权利要求2所述的一种基于自支撑薄膜高高宽比深亚微米、纳米金属结构制作工艺，其特征在于，所述步骤5的具体步骤如下a)从自支撑薄膜背面进行X射线曝光；b)用热板对X射线光刻胶进行后烘；c)然后用CD-26进行显影，显影时间≤4分钟；d)显影后，用去离子水进行冲洗，用氮气进行吹干片子，形成第二次电镀金属的模子。
8.根据权利要求2所述的一种基于自支撑薄膜高高宽比深亚微米、纳米金属结构制作工艺，其特征在于，所述步骤6中，第二次电镀的电镀液为金电镀液，形成高高宽比的深亚微米、纳米金金属结构，金金属结构的厚度为650~2600nm。
9.根据权利要求2所述的一种基于自支撑薄膜高高宽比深亚微米、纳米金属结构制作工艺，其特征在于，所述步骤7的具体步骤如下a)将步骤6所得片子放在丙酮中9～11分钟，去掉第一次电镀金属的模子和第二次电镀金属的模子；b)在乙醇中超声清洗，去离子水冲洗，氮气吹干；c)用离子束刻蚀掉模子下方的底金；d)用去铬液去掉模子下方的底铬；e)然后再用去离子水冲洗，氮气吹干，完成高高宽比深亚微米、纳米金属结构的制作。
10.根据权利要求4、6或7所述的一种基于自支撑薄膜高高宽比深亚微米、纳米金属结构制作工艺，其特征在于，所述前烘、后烘的温度为100～110℃，时间为≤2分钟。
全文摘要
本发明一种基于自支撑薄膜高高宽比深亚微米、纳米金属结构制作工艺，属于半导体技术中的微细加工领域，其工艺步骤如下1.在自支撑薄膜正面上淀积薄铬薄金；2.在薄铬薄金表面上甩电子束胶，电子束曝光、显影；3.将片子放在电镀液中第一次电镀金属；4.片子正面甩X射线光刻胶；5.从自支撑薄膜背面进行X射线曝光、显影；6.继续将片子放在电镀液中第二次电镀金属；7.去胶、去底铬底金，完成高高宽比深亚微米、纳米金属结构制。本发明采用一次正面电子束光刻，一次背面X射线自对准曝光，两次电镀获得高高宽比深亚微米、纳米金属结构，具有很强的实用价值，适合大批量生产。
文档编号B82B3/00GK1801458SQ20041010187
公开日2006年7月12日 申请日期2004年12月30日 优先权日2004年12月30日
发明者谢常青, 叶甜春, 陈大鹏 申请人:中国科学院微电子研究所