CN101382733B - 一种纳米尺度图形的制作方法 - Google Patents

一种纳米尺度图形的制作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101382733B
CN101382733B CN200810223398XA CN200810223398A CN101382733B CN 101382733 B CN101382733 B CN 101382733B CN 200810223398X A CN200810223398X A CN 200810223398XA CN 200810223398 A CN200810223398 A CN 200810223398A CN 101382733 B CN101382733 B CN 101382733B
Authority
CN
China
Prior art keywords
exposure
electron beam
dimension
carried out
exposure mode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN200810223398XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN101382733A (zh
Inventor
赵珉
陈宝钦
刘明
牛洁斌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Microelectronics of CAS
Original Assignee
Institute of Microelectronics of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Microelectronics of CAS filed Critical Institute of Microelectronics of CAS
Priority to CN200810223398XA priority Critical patent/CN101382733B/zh
Publication of CN101382733A publication Critical patent/CN101382733A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101382733B publication Critical patent/CN101382733B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Materials For Photolithography (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

本发明是关于一种纳米尺度图形的制作方法，该方法包括以下步骤：A、对待处理的衬底进行表面清洁及热处理；B、在衬底表面上涂敷电子束光刻抗蚀剂层，并进行曝光前的预处理；C、对上述的电子束光刻抗蚀剂层按照预设的图形在单线直写曝光模式下进行电子束直写曝光；D、对曝光后的电子束光刻抗蚀剂进行显影、定影及干燥。本发明通过电子束直写单线曝光模式在抗蚀剂层中形成纳米尺度图形结构，并可以通过后继相应的图形转移工艺实现纳米尺度结构的制作。单线曝光模式避免了通常使用的面曝光方式中曝光点均匀分布对图形分辨率的限制，实现了在平面上两个维度上对曝光点分布的灵活调控，可以达到电子束直写曝光的极限分辨率。

Description

一种纳米尺度图形的制作方法
技术领域
本发明涉及纳米加工技术领域纳米尺度图形的形成方法，特别是涉及一种采用电子束直写单线曝光模式在电子束光刻抗蚀剂上形成图形的方法。
背景技术
纳米科技所研究的是尺度在0.1至100纳米范围内的材料和微结构的物理、化学特性以及生物、医学领域的现象和规律。纳米加工技术是纳米科技中十分重要的领域，是实现纳米尺度结构的关键。众所周知集成电路的制造是目前可以进行大规模生产的精度最高的制造技术，集成电路制造的许多制作手段正逐步进入纳米加工领域，成为目前国际上的研究热点。
电子束曝光技术(直写曝光)在集成电路制造业中的应用主要是光刻掩模板的制造。它不仅是下一代光刻技术的有力候选者，也是目前应用于纳米研究的重要加工手段。光学光刻由于受光学衍射效应的限制，即便是使用了各种高成本的分辨率增强技术(如光学邻近效应校正、移相掩模等)，在加工百纳米级以下图形结构时仍然显得力不从心。自从1970年世界上第一台电子束曝光机被研制成功以来，关于电子束曝光极限分辨率的理论和实验研究及探讨一直没有间断过。如何能在一定条件下(包括选用的抗蚀剂、衬底，电子束曝光设备的一定状态)达到其曝光的极限分辨率对纳米尺度电子学、光学器件的制作尤为关键。除去电子束曝光上理论上的限制外，在实现使用中人们已开发出例如双层胶工艺、超声辅助显影等工艺手段以期在电子束加工中突破其分辨率的极限。
目前国内在利用电子束直写技术进行相关纳米结构制造时通常使用的曝光模式为面曝光模式。面曝光模式中，在二维平面上电子束横向与纵向的扫描间距是相同的，而且图形在两个维度上的都是有相应的尺寸的。单线曝光模式中，图形只在一个维度上具有尺寸，另一个维度上的尺寸为零。所以电子束只沿具有尺寸的维度进行扫描，而另一个维度结构的线宽只取决于电子束的束斑大小。电子束束斑的大小决定于电子束系统的状态、环境稳定性以及曝光条件的设置，包括灯丝的使用时间、加速电压及束流大小等。所以在一定的外界条件下，单线曝光模式是一种实现电子束直写曝光极限分辨率的有效方法。
发明内容
本发明的主要目的在于，提供一种纳米尺度图形的制作方法，所要解决的技术问题是通过电子束直写曝光技术实现纳米尺度结构的制作。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种纳米尺度图形的制作方法，其特征在于其包括以下步骤：
A、对待处理的衬底进行表面清洁及热处理；
B、在衬底表面上涂敷电子束光刻抗蚀剂层，并进行曝光前的预处理；
C、对上述的电子束光刻抗蚀剂层按照预设的图形进行电子束直写曝光；
D、对曝光后的电子束光刻抗蚀剂进行显影、定影及干燥。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的纳米尺度图形的制作方法，其中所述的电子束直写曝光的曝光方式为单线直写曝光模式。
前述的纳米尺度图形的制作方法，其中所述的单线直写曝光模式中，图形只在一个维度上具有相应尺寸，电子束在该维度进行扫描，在另一个维度上的尺寸等于电子束束斑的宽度。
借由上述技术方案，本发明纳米尺度图形的制作方法至少具有下列优点：
1、本发明提供了一种纳米尺度图形的制作方法，通过电子束直写单线曝光模式，实现了在平面上两个维度上对曝光点分布的灵活调控。避免了通常使用的面曝光方式中曝光点的均匀分布所造成的极限分辨率的限制。
2、本发明具有优于其他挖掘电子束曝光极限分辨率方法的一些特点，如工艺步骤简单、不依赖后续工艺处理而在一定的条件下(包括选用的抗蚀剂、衬底，电子束曝光设备的一定状态)达到电子束直写曝光系统的极限分辨率。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明的纳米尺度图形的制作方法的流程图。
图2为本发明一具体实例的方法流程图。
图3至图5是不同倍率下的图形结构顶视图电镜照片。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的纳米尺度图形的制作方法其具体实施方式，详细说明如后。
请参阅图1所示，本发明的纳米尺度图形的制作方法的流程图。为了充分挖掘电子束曝光系统在实现极限分辨率上的潜力，本发明采用了一种特殊的电子束直写曝光模式进行曝光，该模式避免了通常使用的面曝光方式中曝光点的均匀分布所造成的极限分辨率的限制，以更灵活的方式调控曝光点的分布，充分利用了电子束曝光系统自身的性能，实现电子束直写曝光的极限分辨率。
其主要包括以下步骤：步骤101，对待处理的衬底进行表面清洁、干燥及热处理；步骤102，然后在衬底表面涂敷电子束光刻抗蚀剂层，并进行曝光前的预处理；步骤103，对上述的电子束光刻抗蚀剂层按照预设的图形进行电子束直写曝光；步骤104，然后对曝光后的电子束光刻抗蚀剂进行显影、定影及干燥。
上述步骤101中所述中衬底为适合电子束曝光系统尺寸要求的半导体或其他材料衬底，必须根据衬底材料性质对其进行严格的表面清洁处理及干燥处理。
上述步骤102中所述的对涂敷了电子束光刻抗蚀剂的衬底所进行的预处理主要是烘烤等热处理，以去除抗蚀剂中的溶剂等；需要根据不同抗蚀剂及衬底的性质选用适当的烘烤条件。
上述步骤103中所述的单线直写曝光方式中，图形只在一个维度上具有尺寸，电子束只沿具有尺寸的维度进行扫描，而另一个维度尺寸的线宽取决于电子束的束斑大小。
本发明还可以包括步骤105：进行后续的图形转移工艺，该后续图形转移工艺包括电镀、剥离、刻蚀等。
实例1
以对硅衬底上的ZEP520A薄胶层进行电子束直写曝光密集线条图形为例，图2为依照本实例的方法流程图，具体的操作包括以下步骤：
步骤201：对待处理的硅衬底进行表面清洁及热处理；
在本步骤中，将待处理的一批硅衬底放至于浓硫酸中加热30分钟，待冷却取出，在去离子水中进行清洗。清洗完毕将衬底用氮气气枪吹干，然后用热板在100℃下烘烤5分钟。
步骤202：在衬底表面上涂敷电子束光刻抗蚀剂ZEP520A；
在本步骤中，使用匀胶机在衬底表面涂敷抗蚀剂胶层ZEP520A(稀释的胶溶液)，转速5000r/m，涂敷时间为60秒。
步骤203：对涂敷有ZEP520A的硅衬底进行前烘处理。
在本步骤中，将匀完胶的片子放在温度已升至180℃的热板上烘烤2分钟，最后所得胶厚测为60nm左右。
步骤204：对涂敷有ZEP520A的硅衬底在单线曝光方式下进行电子束直写曝光；
在本步骤中，曝光设备为JEO-JBX6300FS系统，加速电压为100kv，束流为100pA，曝光步距为1nm，曝光剂量为1000uc/cm2。
步骤205：显影、定影及干燥；
在本步骤中，显影液使用乙酸丁酯，显影2分钟；定影液使用异丙醇，定影1分钟。显影、定影完毕后用氮气气枪将片子吹干。
在本发明所举这个实施例中，采用的衬底是硅衬底，在实际应用中根据使用的要求可以是其他不同的衬底，例如锗、化合物半导体或金属材料为主体结构的衬底。本实例所使用抗蚀剂为ZEP520A，在实际应用中可以根据具体的工艺需求选择其他的抗蚀剂进行电子束曝光，例如常用的电子束抗蚀剂PMMA、SAL601、HSQ等。本实例所使用的电子束直写曝光设备为JEO-JBX6300FS系统，在实际应用中该方法适用于具有单线直写模式或可以开发该种模式的电子束曝光设备，例如JEO-JBX5500FS、JEO-JBX5000LS等。这些利用电子束直写的单线曝光模式制作抗蚀剂图形结构的技术方案与本发明提供的技术方案在技术思路上是一致的，应包含在本发明的保护范围之内。
请参阅图3至图5，是不同倍率下的图形结构顶视图电镜照片。从电镜照片中可以看到，线条的宽度为8nm，从而表明本发明的方法可以使JEO-JBX6300FS电子束直写曝光系统达到电子束直写曝光极限分辨率。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种纳米尺度图形的制作方法，其特征在于其包括以下步骤：
A、对待处理的衬底进行表面清洁及热处理；
B、在衬底表面上涂敷电子束光刻抗蚀剂层，并进行曝光前的预处理；
C、对上述的电子束光刻抗蚀剂层按照预设的图形进行电子束直写曝光，该电子束直写曝光方式为单线曝光模式，在所述的单线直写曝光模式中，图形只在一个维度上具有相应尺寸，电子束在该维度进行扫描，在另外的维度上的尺寸等于电子束束斑的宽度；
D、对曝光后的电子束光刻抗蚀剂进行显影、定影及干燥。
2.根据权利要求1所述的在电子束光刻抗蚀剂上形成图形的方法，其特征在于电子束直写曝光的条件为：加速电压100kV，束流100pA，曝光步距1nm，曝光剂量1000uc/cm2。
3.根据权利要求1所述的纳米尺度图形的制作方法，其特征在于所述的衬底的材料为锗、化合物半导体或金属。
4.根据权利要求1所述的纳米尺度图形的制作方法，其特征在于所述的电子束光刻抗蚀剂为ZEP520A、PMMA、SAL601或者HSQ。
CN200810223398XA 2008-09-27 2008-09-27 一种纳米尺度图形的制作方法 Active CN101382733B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200810223398XA CN101382733B (zh) 2008-09-27 2008-09-27 一种纳米尺度图形的制作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200810223398XA CN101382733B (zh) 2008-09-27 2008-09-27 一种纳米尺度图形的制作方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101382733A CN101382733A (zh) 2009-03-11
CN101382733B true CN101382733B (zh) 2011-04-20

Family

ID=40462636

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200810223398XA Active CN101382733B (zh) 2008-09-27 2008-09-27 一种纳米尺度图形的制作方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101382733B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101916038B (zh) * 2010-07-15 2012-01-25 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 一种电子束光刻加工圆形阵列的方法
CN105045036B (zh) * 2015-08-24 2020-12-25 中国科学技术大学 一种蜡纸掩模及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1392593A (zh) * 2001-06-14 2003-01-22 中国科学院微电子中心 接触式曝光与电子束直写技术相结合的混合曝光方法
CN1815369A (zh) * 2005-01-31 2006-08-09 中国科学院微电子研究所 避免zep520电子抗蚀剂产生裂纹的方法
CN1979768A (zh) * 2005-12-08 2007-06-13 中国科学院微电子研究所 采用正性电子抗蚀剂制备金属纳米电极的方法
CN101017778A (zh) * 2006-02-09 2007-08-15 中国科学院微电子研究所 一种用负性电子抗蚀剂制备纳米电极的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1392593A (zh) * 2001-06-14 2003-01-22 中国科学院微电子中心 接触式曝光与电子束直写技术相结合的混合曝光方法
CN1815369A (zh) * 2005-01-31 2006-08-09 中国科学院微电子研究所 避免zep520电子抗蚀剂产生裂纹的方法
CN1979768A (zh) * 2005-12-08 2007-06-13 中国科学院微电子研究所 采用正性电子抗蚀剂制备金属纳米电极的方法
CN101017778A (zh) * 2006-02-09 2007-08-15 中国科学院微电子研究所 一种用负性电子抗蚀剂制备纳米电极的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN101382733A (zh) 2009-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hildreth et al. 3D out‐of‐Plane rotational etching with pinned catalysts in metal‐assisted chemical etching of silicon
US8551566B2 (en) Directed material assembly
CN103176354B (zh) 一种绝缘衬底上的电子束曝光图形化方法
US8822347B2 (en) Wet soluble lithography
CN104483812A (zh) 利用热显影增强电子束光刻胶对比度的制备高密度平整图形的方法
CN104597724A (zh) 纳米尺度的微细图形加工方法
JP2010503993A (ja) リフトオフ・パターニング向けの向上したエッチング技法
CN101813884B (zh) 一种在非平整衬底表面制备纳米结构基质的方法
CN1794093A (zh) 掩膜遮蔽变角度沉积制作纳米周期结构图形的方法
CN101382733B (zh) 一种纳米尺度图形的制作方法
CN101251713A (zh) 深紫外光刻制作“t”型栅的方法
CN101759140B (zh) 一种制备硅纳米结构的方法
Yang et al. Novel fabrication technique for nanoscale hydrogen silsesquioxane structures using a direct printing technique
CN105206621A (zh) 一种构图方法、阵列基板及显示装置
CN101916038B (zh) 一种电子束光刻加工圆形阵列的方法
KR102515377B1 (ko) 하드 마스크 조성물, 탄소 나노 튜브 막구조체, 패턴 형성 방법 및 반도체 장치 제조 방법
CN111029248B (zh) 一种ebl直写高精度第三代半导体的方法
CN104425216A (zh) 具有沟槽的半导体衬底的光刻方法
CN101625522B (zh) 在厚负性高分辨率电子束抗蚀剂hsq上制作密集图形的方法
CN101872134A (zh) 一种提高电子束曝光效率的方法
Lee et al. Fabrication of ultra-high-density nanodot array patterns (∼ 3 Tbits/in. 2) using electron-beam lithography
TWI707199B (zh) 使層圖樣化之方法
CN101510503A (zh) 图案形成方法、半导体装置的制造方法以及制造装置
JP2007214232A (ja) パターン形成方法
Hah et al. Converging lithography by combination of electrostatic layer-by-layer self-assembly and 193nm photolithography: Top-down meets bottom-up

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant