CN101452203A - 基于双层胶工艺制作x射线曝光掩膜的方法 - Google Patents
基于双层胶工艺制作x射线曝光掩膜的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种制作X射线曝光掩膜的方法，该方法包括：在硅衬底正面涂敷自支撑薄膜；在卡具的保护下，对硅衬底的背面进行各向同性刻蚀，形成镂空的自支撑薄膜；在自支撑薄膜正面蒸镀金属薄膜，作为电镀衬底；在金属薄膜上涂敷双层电子束光刻胶；对涂敷的双层电子束光刻胶进行电子束光刻、显影、反应离子刻蚀，形成双层光刻胶图形；在双层光刻胶图形上电镀金属，形成X射线曝光掩膜的阻挡层；剥离双层电子束光刻胶，去除电镀衬底。利用本发明，有效的避免了衬底和金属薄膜产生的背散射电子对上层胶的曝光，从而提高了电子束光刻的精度，减小了负性电子束胶留膜率高的问题。
Description
技术领域
本发明涉及半导体学中的微细加工技术领域，尤其涉及一种基于双层胶工艺进行电子束光刻制作X射线曝光掩膜的方法。
背景技术
电子束光刻是制作X射线掩膜的常用方法，具有分辨率高，特征尺寸小的特点。但是在使用负性电子束光刻胶时，由于背散射电子的作用，分辨率受到制约，且留膜率高，对X射线曝光掩膜的电镀工艺有很大的影响。如果采用正性电子束胶，则需要电子束光刻的面积将成数量级提高，无法满足实践要求。
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基于双层胶工艺进行电子束光刻制作X射线曝光掩膜的方法，以避免衬底和金属薄膜产生的背散射电子对上层胶的曝光，提高电子束光刻的精度，减小负性电子束胶留膜率高的问题。
(二)技术方案
为达到上述一个目的，本发明提供了一种制作X射线曝光掩膜的方法，该方法包括：
在硅衬底正面涂敷自支撑薄膜；
在卡具的保护下，对硅衬底的背面进行各向同性刻蚀，形成镂空的自支撑薄膜；
在自支撑薄膜正面蒸镀金属薄膜，作为电镀衬底；
在金属薄膜上涂敷双层电子束光刻胶；
对涂敷的双层电子束光刻胶进行电子束光刻、显影、反应离子刻蚀，形成双层光刻胶图形；
在双层光刻胶图形上电镀金属，形成X射线曝光掩膜的阻挡层；
剥离双层电子束光刻胶，去除电镀衬底。
上述方案中，所述自支撑薄膜具有一定的机械强度，在形成镂空的自支撑薄膜后，薄膜变形较小，保证X射线曝光时的图形转移精度。
上述方案中，所述卡具具有良好的包覆性，用于防止非刻蚀硅与刻蚀液的接触。
上述方案中，所述在自支撑薄膜正面蒸镀金属薄膜作为电镀衬底的步骤中，采用电子束蒸发技术，在自支撑薄膜正面沉积厚度为10nm的金属作为电镀衬底。
上述方案中，所述在金属薄膜上涂敷双层电子束光刻胶的步骤中，涂敷的双层胶具有以下特性：
a)底层胶为易刻蚀胶，易于被反应离子刻蚀；
b)底层胶厚度为50至100nm，用于吸收电子束光刻的背散射电子能量，提高上层胶的分辨率；
c)上层胶为耐刻蚀胶，作为反应离子刻蚀的阻挡层；
d)上层胶厚度为400至450nm，以保证总胶厚大于电镀金属层厚度；
e)上层胶为电子束胶，用作电子束光刻；
f)两层胶具有较低的互溶度，保证两种胶层的完整性。
上述方案中，所述对涂敷的双层电子束光刻胶进行电子束光刻、显影、反应离子刻蚀，形成双层光刻胶图形的步骤中，所述电子束光刻只对双层电子束光刻胶的上层胶进行曝光、显影，形成上层光刻胶的图形；利用反应离子刻蚀，上层电子束胶作为掩蔽层，刻蚀底层胶，形成自对准的双层胶图形。
上述方案中，所述在双层光刻胶图形上电镀金属，形成X射线曝光掩膜的阻挡层的步骤中，电镀的金属为金，厚度为300至450nm。
上述方案中，所述剥离双层电子束光刻胶的步骤中，剥离采用的两种不同的剥离液，对上层胶和底层胶分别去胶。
上述方案中，所述去除电镀衬底的步骤中，采用反应离子刻蚀去除电镀衬底。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的这种制作X射线曝光掩膜的方法，采用双层胶工艺，上层胶经过电子束光刻，底层胶经过反应离子刻蚀，有效的避免了衬底和金属薄膜产生的背散射电子对上层胶的曝光，从而提高了电子束光刻的精度，减小了负性电子束胶留膜率高的问题。
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是本发明提供的制作X射线曝光掩膜的方法流程图；
图2-1至图2-10是图1的工艺流程图；
图3-1至图3-10是依照本发明实施例制作X射线曝光掩膜的工艺流程图。
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。
本发明提供的这种制作X射线曝光掩膜的方法，X射线曝光掩膜是由电子束光刻双层胶中的上层胶，反应离子刻蚀双层胶中的底层胶，经过电镀，产生X射线阻挡层，然后去胶，去电镀衬底，形成X射线曝光掩膜。
如图1所示，图1是本发明提供的制作X射线曝光掩膜的方法流程图，该方法包括以下步骤：
步骤101：在硅衬底正面涂敷自支撑薄膜；
步骤102：在卡具的保护下，对硅衬底的背面进行各向同性刻蚀，形成镂空的自支撑薄膜；
步骤103：在自支撑薄膜正面蒸镀金属薄膜，作为电镀衬底；
步骤104：在金属薄膜上涂敷双层电子束光刻胶；
步骤105：对涂敷的双层电子束光刻胶进行电子束光刻、显影、反应离子刻蚀，形成双层光刻胶图形；
步骤106：在双层光刻胶图形上电镀金属，形成X射线曝光掩膜的阻挡层；
步骤107：剥离双层电子束光刻胶，去除电镀衬底，完成X射线曝光掩膜的制作。
上述自支撑薄膜具有一定的机械强度，在形成镂空的自支撑薄膜后，薄膜变形较小，保证X射线曝光时的图形转移精度。卡具具有良好的包覆性，用于防止非刻蚀硅与刻蚀液的接触。
上述步骤103中，采用电子束蒸发技术，在自支撑薄膜正面沉积厚度为10nm的金属作为电镀衬底。
上述步骤104中，涂敷的双层胶具有以下特性：
a)底层胶为易刻蚀胶，易于被反应离子刻蚀；
b)底层胶厚度为50至100nm，用于吸收电子束光刻的背散射电子能量，提高上层胶的分辨率；
c)上层胶为耐刻蚀胶，作为反应离子刻蚀的阻挡层；
d)上层胶厚度为400至450nm，以保证总胶厚大于电镀金属层厚度；
e)上层胶为电子束胶，用作电子束光刻；
f)两层胶具有较低的互溶度，保证两种胶层的完整性。
上述步骤105中，所述电子束光刻只对双层电子束光刻胶的上层胶进行曝光、显影，形成上层光刻胶的图形；利用反应离子刻蚀，上层电子束胶作为掩蔽层，刻蚀底层胶，形成自对准的双层胶图形。
图2-1至图2-10示出了图1的工艺流程图，具体包括：
如图2-1所示，在硅衬底101上，涂敷自支撑层102。
如图3-2所示，在卡具103的保护下，对衬底101进行背面腐蚀。
如图3-3所示，去除卡具103。
如图4-4所示，在镂空的自支撑层102上，电子束蒸发电镀衬底104。
如图4-5所示，在电镀衬底104上，分别匀底层胶105和上层胶106。
如图2-6所示，对上层胶106进行电子束光刻和显影。
如图2-7所示，在上层电子束胶106的掩蔽下，对底层胶105进行反应离子刻蚀，产生自对准的双层胶结构。
如图2-8所示，在上层胶106和底层胶105的保护下，进行电镀，产生X射线阻挡层107。
如图2-9所示，分别去除上层胶106和底层胶105。
如图2-10所示，采用反应离子刻蚀，去除电镀衬底104。
图3-1至图3-10是依照本发明实施例制作X射线曝光掩膜的工艺流程图，具体包括：
如图3-1所示，在硅衬底201上，涂敷1-3um聚酰亚胺自支撑层202。
如图3-2所示，在聚四氟乙烯卡具203的保护下，对硅衬底201进行背面腐蚀。
如图3-3所示，去除聚四氟乙烯卡具203。
如图3-4所示，在镂空的聚酰亚胺自支撑层202上，电子束蒸发电镀衬底铬和金204，厚度为铬5nm，金10nm。
如图3-5所示，在电镀衬底204上，分别匀底层胶205和上层胶206，底层胶为PMMA，厚度50-100nm，上层胶为HSQ，厚度400-450nm。
如图3-6所示，对上层胶HSQ206进行电子束光刻和显影。
如图3-7所示，在上层电子束胶HSQ206的掩蔽下，对底层胶PMMA205进行反应离子刻蚀，产生自对准的双层胶结构。
如图3-8所示，在上层胶HSQ206和底层胶PMMA205的保护下，进行电镀金，厚度为300-450nm，产生X射线阻挡层金207。
如图3-9所示，分别去除上层胶HSQ206和底层胶PMMA205。
如图3-10所示，采用反应离子刻蚀，在X射线阻挡层207的掩蔽下，去除电镀衬底铬和金204。
本发明特点是采用双层胶工艺，上层胶经过电子束光刻，底层胶经过反应离子刻蚀，有效的避免了衬底和金属薄膜产生的背散射电子对上层胶的曝光，从而提高了电子束光刻的精度，减小了负性电子束胶留膜率高的问题。
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 (9)
1、一种制作X射线曝光掩膜的方法，其特征在于，该方法包括：
在硅衬底正面涂敷自支撑薄膜；
在卡具的保护下，对硅衬底的背面进行各向同性刻蚀，形成镂空的自支撑薄膜；
在自支撑薄膜正面蒸镀金属薄膜，作为电镀衬底；
在金属薄膜上涂敷双层电子束光刻胶；
对涂敷的双层电子束光刻胶进行电子束光刻、显影、反应离子刻蚀，形成双层光刻胶图形；
在双层光刻胶图形上电镀金属，形成X射线曝光掩膜的阻挡层；
剥离双层电子束光刻胶，去除电镀衬底。
2、根据权利要求1所述的制作X射线曝光掩膜的方法，其特征在于，所述自支撑薄膜具有一定的机械强度，在形成镂空的自支撑薄膜后，薄膜变形较小，保证X射线曝光时的图形转移精度。
3、根据权利要求1所述的制作X射线曝光掩膜的方法，其特征在于，所述卡具具有良好的包覆性，用于防止非刻蚀硅与刻蚀液的接触。
4、根据权利要求1所述的制作X射线曝光掩膜的方法，其特征在于，所述在自支撑薄膜正面蒸镀金属薄膜作为电镀衬底的步骤中，采用电子束蒸发技术，在自支撑薄膜正面沉积厚度为10nm的金属作为电镀衬底。
5、根据权利要求1所述的制作X射线曝光掩膜的方法，其特征在于，所述在金属薄膜上涂敷双层电子束光刻胶的步骤中，涂敷的双层胶具有以下特性：
a)底层胶为易刻蚀胶，易于被反应离子刻蚀；
b)底层胶厚度为50至100nm，用于吸收电子束光刻的背散射电子能量，提高上层胶的分辨率；
c)上层胶为耐刻蚀胶，作为反应离子刻蚀的阻挡层；
d)上层胶厚度为400至450nm，以保证总胶厚大于电镀金属层厚度；
e)上层胶为电子束胶，用作电子束光刻；
f)两层胶具有较低的互溶度，保证两种胶层的完整性。
6、根据权利要求1所述的制作X射线曝光掩膜的方法，其特征在于，所述对涂敷的双层电子束光刻胶进行电子束光刻、显影、反应离子刻蚀，形成双层光刻胶图形的步骤中，所述电子束光刻只对双层电子束光刻胶的上层胶进行曝光、显影，形成上层光刻胶的图形；利用反应离子刻蚀，上层电子束胶作为掩蔽层，刻蚀底层胶，形成自对准的双层胶图形。
7、根据权利要求1所述的制作X射线曝光掩膜的方法，其特征在于，所述在双层光刻胶图形上电镀金属，形成X射线曝光掩膜的阻挡层的步骤中，电镀的金属为金，厚度为300至450nm。
8、根据权利要求1所述的制作X射线曝光掩膜的方法，其特征在于，所述剥离双层电子束光刻胶的步骤中，剥离采用的两种不同的剥离液，对上层胶和底层胶分别去胶。
9、根据权利要求1所述的制作X射线曝光掩膜的方法，其特征在于，所述去除电镀衬底的步骤中，采用反应离子刻蚀去除电镀衬底。
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