CN101441410B - 一种制作纳米级图形的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制作纳米级图形的方法，该纳米级图形是将图形数据转化成二进制信号控制微动台二维x-y方向的运动和金属尖端电压的加载，利用尖端加载电压后产生的电子束对电子抗蚀剂进行曝光获得的，包括：在样品表面涂上一层电致抗蚀剂薄膜，在微动台上固定金属微尖端；将涂有电致抗蚀剂薄膜的样品加载到微动台上，与微尖端保持一定的距离；将装载有金属尖端和样品的微动台放置到真空腔体中，并利用真空泵对腔体抽真空；利用软件编程将被加工图形数据转换成二进制信号，用该二进制码控制微动台做二维x-y方向的运动，并给金属微尖端加载电压，通过在强电场下尖端发射的低能电子束对电子抗蚀剂进行曝光；对曝光后的样品进行显影、定影。本发明有效地解决了浸没式光刻成本高和聚焦电子束存在邻近效应影响分辨率的问题。
Description
技术领域
本发明涉及微电子技术中的深亚微米、纳米加工技术领域，尤其涉及一种利用场致发射产生的电子束制作纳米级图形的方法。
背景技术
随着半导体产业的飞速发展，器件的特征尺寸已全面地从深亚微米进入到纳米尺度。纳米级图形加工的能力成了决定集成电路继续按摩尔定律继续向下推进的关键。同时随着纳米科学的蓬勃兴起，纳米级图形加工也成为了纳米技术发展的基础。
目前，一般采用浸没式光刻技术、聚焦电子束光刻实现纳米级图形加工。但是，上述浸没式光刻技术实现成本高的问题，聚焦电子束光刻技术存在邻近效应影响分辨率的问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种利用场致发射产生的电子束制作纳米级图形的方法，以有效地解决浸没式光刻成本高和聚焦电子束存在邻近效应影响分辨率的问题。由于金属尖端在场致发射效应下能发射出低能电子束，该电子束对电致抗蚀剂进行曝光不会产生邻近效应，因此基于此原理本发明提出利用场致发射进行低成本、高分辨率的纳米级图形加工方法。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明提供了一种制作纳米级图形的方法，该纳米级图形是将图形数据转化成二进制信号控制微动台二维x-y方向的运动和金属尖端电压的加载，利用尖端加载电压后产生的电子束对电子抗蚀剂进行曝光获得的，该方法包括：
在样品表面涂上一层电致抗蚀剂薄膜，在微动台上固定金属微尖端，金属微尖端被固定在微动台的顶部，尖端向着平台方向；
将涂有电致抗蚀剂薄膜的样品加载到微动台上，与微尖端保持一定的距离；
将装载有金属尖端和样品的微动台放置到真空腔体中，并利用真空泵对腔体抽真空，使真空度满足金属尖端场致发射的条件；
利用软件编程将被加工图形数据转换成二进制信号，用该二进制码控制微动台做二维x-y方向的运动，并给金属微尖端加载电压，通过在强电场下尖端发射的低能电子束对电子抗蚀剂进行曝光；
对曝光后的样品进行显影、定影，完成在电致抗蚀剂上纳米级图形的制作。
上述方案中，所述在样品表面涂上一层电致抗蚀剂薄膜的步骤中，是采用旋转涂胶工艺在样品表面涂上一层电致抗蚀剂薄膜。
上述方案中，所述将样品加载到微动台上的步骤中，涂有电致抗蚀剂的样品被加载到微动台上，随平台一起运动，抗蚀剂表面和尖端保持一定的距离。
上述方案中，所述对放置微动台的真空腔体抽真空的步骤中，利用真空泵对放置有微动台的腔体抽真空，使真空度达到使金属尖端发生场致发射效应的条件。
上述方案中，所述利用软件编程将被加工图形数据转换成二进制信号的步骤中，使用软件对图形进行网格划分，将被划分后的每个网格单元信息转化成二进制码，该二进制码由PC机输出。
上述方案中，所述PC机通过数据线连接微动台，控制金属微尖端上电压的加载，利用场致发射作用下尖端发射的低能电子束对电子抗蚀剂进行局部曝光，同时根据此二进制编码驱动电源，实现对微动台二维x-y方向的定量可控移动控制，实现在整个样品尺度上的图形加工。
上述方案中，所述对曝光后的样品进行显影、定影的步骤中，纳米级图形是对电子抗蚀剂进行场致电子曝光后，通过显影、定影得到的。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明提供的这种利用场致发射产生的电子束制作纳米级图形的方法，由于金属尖端在场致发射效应下能发射出低能电子束，该电子束对电致抗蚀剂进行曝光不会产生邻近效应，因此基于此原理本发明提出利用场致发射进行低成本、高分辨率的纳米级图形加工方法，有效地解决了浸没式光刻成本高和聚焦电子束存在邻近效应影响分辨率的问题。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
图1是本发明提供的利用场致发射产生的电子束制作纳米级图形的方法流程图；
图2是依照本发明实施例制作纳米级图形的工艺流程图；
图3是依照本发明实施例制作纳米级图形的系统结构示意图；
图中，1.样品，2.电致抗蚀剂薄膜，3.微动态，4.金属微尖端，5.可动平台，6.涂有电致抗蚀剂的样品，7.真空腔体，8.真空泵，9.低能电子束，10.纳米级图形，11.PC机，12.数据线。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
如图1所示，图1是本发明提供的利用场致发射产生的电子束制作纳米级图形的方法流程图，该纳米级图形是将图形数据转化成二进制信号控制微动台二维x-y方向的运动和金属尖端电压的加载，利用尖端加载电压后产生的电子束对电子抗蚀剂进行曝光获得的，该方法包括：
步骤101：在样品表面涂上一层电致抗蚀剂薄膜，在微动台上固定金属微尖端；在本步骤中，是采用旋转涂胶工艺在样品表面涂上一层电致抗蚀剂薄膜，金属微尖端被固定在微动台的顶部，尖端向着平台方向。
步骤102：将涂有电致抗蚀剂薄膜的样品加载到微动台上，与微尖端保持一定的距离；在本步骤中，涂有电致抗蚀剂的样品被加载到微动台上，随平台一起运动，抗蚀剂表面和尖端保持一定的距离。
步骤103：将装载有金属尖端和样品的微动台放置到真空腔体中，并利用真空泵对腔体抽真空，使真空度满足金属尖端场致发射的条件。
步骤104：利用软件编程将被加工图形数据转换成二进制信号，用该二进制码控制微动台做二维x-y方向的运动，并给金属微尖端加载电压，通过在强电场下尖端发射的低能电子束对电子抗蚀剂进行曝光；在本步骤中，使用软件对图形进行网格划分，将被划分后的每个网格单元信息转化成二进制码，该二进制码由PC机输出；所述PC机通过数据线连接微动台，控制金属微尖端上电压的加载，利用场致发射作用下尖端发射的低能电子束对电子抗蚀剂进行局部曝光，同时根据此二进制编码驱动电源，实现对微动台二维x-y方向的定量可控移动控制，实现在整个样品尺度上的图形加工。
步骤105：对曝光后的样品进行显影、定影，完成在电致抗蚀剂上纳米级图形的制作；在本步骤中，纳米级图形是对电子抗蚀剂进行场致电子曝光后，通过显影、定影得到的。
基于图1所示的利用场致发射产生的电子束制作纳米级图形的方法流程图，图2示出了依照本发明实施例制作纳米级图形的工艺流程图，具体包括以下工艺步骤：
如图2-1所示，在样品(1)表面通过旋转涂胶工艺涂上一层电致抗蚀剂薄膜(2)；
如图2-2所示，在微动台(3)顶部固定金属微尖端(4)，使尖端向着可动平台(5)方向；
如图2-3所示，将涂有电致抗蚀剂的样品(6)加载到可动平台(5)，与尖端保持一定的距离。在图形加工过程中该涂有电致抗蚀剂的样品可随可动平台一起运动；
如图2-4所示，将装载有金属尖端和样品的微动台放置到真空腔体(7)中，并利用真空泵(8)对腔体抽真空，使真空度达到使金属尖端发生场址发射效应的条件；
如图2-5所示，利用图形数据转换成的二进制信号控制微动台做二维x-y方向的运动和控制金属微尖端电压的加载，通过强电场下尖端发射的低能电子束(9)对电子抗蚀剂进行局部曝光；
如图2-6所示，采用电子抗蚀剂专用的显影液和定影液对曝光后的电子抗蚀剂进行显影、定影，得到所需要的纳米级图形(10)。
在上述场致发射进行图形加工技术中，系统的搭建如图3所示，图3是依照本发明实施例制作纳米级图形的系统结构示意图。微动台(3)安置在连接着真空泵(8)的真空腔体(7)中，通过数据线(12)与PC机(10)连接。在PC机中图形数据被转换成二进制码，该二进制码通过数据线传输到微动台，控制可动平台的运动和金属尖端电压的加载，从而实现样品尺度范围内纳米级图形的加工。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种制作纳米级图形的方法，其特征在于，该纳米级图形是将图形数据转化成二进制信号控制微动台二维x-y方向的运动和金属尖端电压的加载，利用尖端加载电压后产生的电子束对电子抗蚀剂进行曝光获得的，该方法包括：
在样品表面涂上一层电致抗蚀剂薄膜，在微动台上固定金属微尖端，金属微尖端被固定在微动台的顶部，尖端向着平台方向；
将涂有电致抗蚀剂薄膜的样品加载到微动台上，与微尖端保持一定的距离；
将装载有金属尖端和样品的微动台放置到真空腔体中，并利用真空泵对腔体抽真空，使真空度满足金属尖端场致发射的条件；
利用软件编程将被加工图形数据转换成二进制信号，用该二进制码控制微动台做二维x-y方向的运动，并给金属微尖端加载电压，通过在强电场下尖端发射的低能电子束对电子抗蚀剂进行曝光；
对曝光后的样品进行显影、定影，完成在电致抗蚀剂上纳米级图形的制作。
2.根据权利要求1所述的制作纳米级图形的方法，其特征在于，所述在样品表面涂上一层电致抗蚀剂薄膜的步骤中，是采用旋转涂胶工艺在样品表面涂上一层电致抗蚀剂薄膜。
3.根据权利要求1所述的制作纳米级图形的方法，其特征在于，所述将样品加载到微动台上的步骤中，涂有电致抗蚀剂的样品被加载到微动台上，随平台一起运动，抗蚀剂表面和尖端保持一定的距离。
4.根据权利要求1所述的制作纳米级图形的方法，其特征在于，所述对放置微动台的真空腔体抽真空的步骤中，真空度需达到使金属尖端发生场致发射效应的条件。
5.根据权利要求1所述的制作纳米级图形的方法，其特征在于，所述利用软件编程将被加工图形数据转换成二进制信号的步骤中，使用软件对图形进行网格划分，将被划分后的每个网格单元信息转化成二进制码，该二进制码由PC机输出。
6.根据权利要求5所述的制作纳米级图形的方法，其特征在于，所述PC机通过数据线连接微动台，控制金属微尖端上电压的加载，利用场致发射作用下尖端发射的低能电子束对电子抗蚀剂进行局部曝光，同时根据此二进制编码驱动电源，实现对微动台二维x-y方向的定量可控移动控制，实现在整个样品尺度上的图形加工。
7.根据权利要求1所述的制作纳米级图形的方法，其特征在于，所述对曝光后的样品进行显影、定影的步骤中，纳米级图形是对电子抗蚀剂进行场致电子曝光后，通过显影、定影得到的。
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