專利名稱：一種制作納米級(jí)圖形的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微電子技術(shù)中的深亞微米、納米加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及 一種利用場致發(fā)射產(chǎn)生的電子束制作納米級(jí)圖形的方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，器件的特征尺寸已全面地從深亞微米進(jìn) 入到納米尺度。納米級(jí)圖形加工的能力成了決定集成電路繼續(xù)按摩爾定律 繼續(xù)向下推進(jìn)的關(guān)鍵。同時(shí)隨著納米科學(xué)的蓬勃興起，納米級(jí)圖形加工也 成為了納米技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。
目前， 一般采用浸沒式光刻技術(shù)、聚焦電子束光刻實(shí)現(xiàn)納米級(jí)圖形加 工。但是，上述浸沒式光刻技術(shù)實(shí)現(xiàn)成本高的問題，聚焦電子束光刻技術(shù) 存在鄰近效應(yīng)影響分辨率的問題。

發(fā)明內(nèi)容
(一) 要解決的技術(shù)問題
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種利用場致發(fā)射產(chǎn)生的電子 束制作納米級(jí)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(yīng)影響分辨率的問題。由于金屬尖端在場致發(fā)射效應(yīng)下能發(fā)射 出低能電子束，該電子束對(duì)電致抗蝕劑進(jìn)行曝光不會(huì)產(chǎn)生鄰近效應(yīng)，因此 基于此原理本發(fā)明提出利用場致發(fā)射進(jìn)行低成本、高分辨率的納米級(jí)圖形 加工方法。
(二) 技術(shù)方案
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種制作納米級(jí)圖形的方法，該納米
級(jí)圖形是將圖形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制信號(hào)控制微動(dòng)臺(tái)二維x-y方向的運(yùn)動(dòng)和 金屬尖端電壓的加載，利用尖端加載電壓后產(chǎn)生的電子束對(duì)電子抗蝕劑進(jìn)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(dòng)臺(tái)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(dòng)臺(tái)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(dòng)臺(tái)放置到真空腔體中，并利用真空泵 對(duì)腔體抽真空，使真空度滿足金屬尖端場致發(fā)射的條件；
利用軟件編程將被加工圖形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制信號(hào)，用該二進(jìn)制碼控 制微動(dòng)臺(tái)做二維x-y方向的運(yùn)動(dòng)，并給金屬微尖端加載電壓，通過在強(qiáng)電 場下尖端發(fā)射的低能電子束對(duì)電子抗蝕劑進(jìn)行曝光；
對(duì)曝光后的樣品進(jìn)行顯影、定影，完成在電致抗蝕劑上納米級(jí)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(zhuǎn)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(dòng)臺(tái)上固定金屬微尖端的步驟中，金屬微尖端 被固定在微動(dòng)臺(tái)的頂部，尖端向著平臺(tái)方向。
上述方案中，所述將樣品加載到微動(dòng)臺(tái)上的步驟中，涂有電致抗蝕劑 的樣品被加載到微動(dòng)臺(tái)上，隨平臺(tái)一起運(yùn)動(dòng)，抗蝕劑表面和尖端保持一定 的距離。
上述方案中，所述對(duì)放置微動(dòng)臺(tái)的真空腔體抽真空的步驟中，利用真 空泵對(duì)放置有微動(dòng)臺(tái)的腔體抽真空，使真空度達(dá)到使金屬尖端發(fā)生場致發(fā) 射效應(yīng)的條件。
上述方案中，所述利用軟件編程將被加工圖形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制信號(hào) 的步驟中，使用軟件對(duì)圖形進(jìn)行網(wǎng)格劃分，將被劃分后的每個(gè)網(wǎng)格單元信 息轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制碼，該二進(jìn)制碼由PC機(jī)輸出。
上述方案中，所述PC機(jī)通過數(shù)據(jù)線連接微動(dòng)臺(tái)，控制金屬微尖端上 電壓的加載，利用場致發(fā)射作用下尖端發(fā)射的低能電子束對(duì)電子抗蝕劑進(jìn) 行局部曝光，同時(shí)根據(jù)此二進(jìn)制編碼驅(qū)動(dòng)電源，實(shí)現(xiàn)對(duì)微動(dòng)臺(tái)二維x-y方 向的定量可控移動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)在整個(gè)樣品尺度上的圖形加工。
上述方案中，所述對(duì)曝光后的樣品進(jìn)行顯影、定影的步驟中，納米級(jí) 圖形是對(duì)電子抗蝕劑進(jìn)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(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供的這種利用場致發(fā)射產(chǎn)生的電 子束制作納米級(jí)圖形的方法，由于金屬尖端在場致發(fā)射效應(yīng)下能發(fā)射出低 能電子束，該電子束對(duì)電致抗蝕劑進(jìn)行曝光不會(huì)產(chǎn)生鄰近效應(yīng)，因此基于 此原理本發(fā)明提出利用場致發(fā)射進(jìn)行低成本、高分辨率的納米級(jí)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(yīng)影響分 辨率的問題。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明
圖1是本發(fā)明提供的利用場致發(fā)射產(chǎn)生的電子束制作納米級(jí)圖形的方 法流程圖2是依照本發(fā)明實(shí)施例制作納米級(jí)圖形的工藝流程圖3是依照本發(fā)明實(shí)施例制作納米級(jí)圖形的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖中，l.樣品，2.電致抗蝕劑薄膜，3.微動(dòng)態(tài)，4.金屬微尖端，5.可動(dòng)
平臺(tái)，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(jí)圖形，ll.PC機(jī)，12.數(shù)據(jù)線。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí) 施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
如圖1所示，圖1是本發(fā)明提供的利用場致發(fā)射產(chǎn)生的電子束制作納 米級(jí)圖形的方法流程圖，該納米級(jí)圖形是將圖形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制信號(hào)控 制微動(dòng)臺(tái)二維x-y方向的運(yùn)動(dòng)和金屬尖端電壓的加載，利用尖端加載電壓
后產(chǎn)生的電子束對(duì)電子抗蝕劑進(jìn)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(dòng)臺(tái)上固定金 屬微尖端；在本步驟中，是采用旋轉(zhuǎn)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(dòng)臺(tái)的頂部，尖端向著平臺(tái)方向。
步驟102:將涂有電致抗蝕劑薄膜的樣品加載到微動(dòng)臺(tái)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(dòng)臺(tái)上, 隨平臺(tái)一起運(yùn)動(dòng)，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(dòng)臺(tái)放置到真空腔體中，并 利用真空泵對(duì)腔體抽真空，使真空度滿足金屬尖端場致發(fā)射的條件。
步驟104:利用軟件編程將被加工圖形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制信號(hào)，用該 二進(jìn)制碼控制微動(dòng)臺(tái)做二維x-y方向的運(yùn)動(dòng)，并給金屬微尖端加載電壓， 通過在強(qiáng)電場下尖端發(fā)射的低能電子束對(duì)電子抗蝕劑進(jìn)行曝光；在本步驟 中，使用軟件對(duì)圖形進(jìn)行網(wǎng)格劃分，將被劃分后的每個(gè)網(wǎng)格單元信息轉(zhuǎn)化 成二進(jìn)制碼，該二進(jìn)制碼由PC機(jī)輸出；所述PC機(jī)通過數(shù)據(jù)線連接微動(dòng) 臺(tái)，控制金屬微尖端上電壓的加載，利用場致發(fā)射作用下尖端發(fā)射的低能 電子束對(duì)電子抗蝕劑進(jìn)行局部曝光，同時(shí)根據(jù)此二進(jìn)制編碼驅(qū)動(dòng)電源，實(shí)
現(xiàn)對(duì)微動(dòng)臺(tái)二維x-y方向的定量可控移動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)在整個(gè)樣品尺度上的
圖形加工。
步驟105:對(duì)曝光后的樣品進(jìn)行顯影、定影，完成在電致抗蝕劑上納 米級(jí)圖形的制作；在本步驟中，納米級(jí)圖形是對(duì)電子抗蝕劑進(jìn)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(fā)射產(chǎn)生的電子束制作納米級(jí)圖形的方法流
程圖，圖2示出了依照本發(fā)明實(shí)施例制作納米級(jí)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(zhuǎn)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(dòng)臺(tái)(3)頂部固定金屬微尖端(4)，使尖端向著
可動(dòng)平臺(tái)(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(dòng)平臺(tái)(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(dòng)平臺(tái)一起運(yùn)動(dòng)；
如圖2-4所示，將裝載有金屬尖端和樣品的微動(dòng)臺(tái)放置到真空腔體(7) 中，并利用真空泵(8)對(duì)腔體抽真空，使真空度達(dá)到使金屬尖端發(fā)生場 址發(fā)射效應(yīng)的條件；如圖2-5所示，利用圖形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成的二進(jìn)制信號(hào)控制微動(dòng)臺(tái)做二維
x-y方向的運(yùn)動(dòng)和控制金屬微尖端電壓的加載，通過強(qiáng)電場下尖端發(fā)射的 低能電子束(9)對(duì)電子抗蝕劑進(jìn)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(duì)曝光后的電 子抗蝕劑進(jìn)行顯影、定影，得到所需要的納米級(jí)圖形(10)。
在上述場致發(fā)射進(jìn)行圖形加工技術(shù)中，系統(tǒng)的搭建如圖3所示，圖3 是依照本發(fā)明實(shí)施例制作納米級(jí)圖形的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。微動(dòng)臺(tái)(3)安 置在連接著真空泵(8)的真空腔體(7)中，通過數(shù)據(jù)線(12)與PC機(jī) (10)連接。在PC機(jī)中圖形數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼，該二進(jìn)制碼通過數(shù) 據(jù)線傳輸?shù)轿?dòng)臺(tái)，控制可動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)和金屬尖端電壓的加載，從而實(shí) 現(xiàn)樣品尺度范圍內(nèi)納米級(jí)圖形的加工。
以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行 了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而 已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修 改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種制作納米級(jí)圖形的方法，其特征在于，該納米級(jí)圖形是將圖形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制信號(hào)控制微動(dòng)臺(tái)二維x-y方向的運(yùn)動(dòng)和金屬尖端電壓的加載，利用尖端加載電壓后產(chǎn)生的電子束對(duì)電子抗蝕劑進(jìn)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(dòng)臺(tái)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(dòng)臺(tái)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(dòng)臺(tái)放置到真空腔體中，并利用真空泵對(duì)腔體抽真空，使真空度滿足金屬尖端場致發(fā)射的條件；利用軟件編程將被加工圖形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制信號(hào)，用該二進(jìn)制碼控制微動(dòng)臺(tái)做二維x-y方向的運(yùn)動(dòng)，并給金屬微尖端加載電壓，通過在強(qiáng)電場下尖端發(fā)射的低能電子束對(duì)電子抗蝕劑進(jìn)行曝光；對(duì)曝光后的樣品進(jìn)行顯影、定影，完成在電致抗蝕劑上納米級(jí)圖形的制作。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作納米級(jí)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(zhuǎn)涂膠工藝在 樣品表面涂上一層電致抗蝕劑薄膜。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作納米級(jí)圖形的方法，其特征在于，所 述在微動(dòng)臺(tái)上固定金屬微尖端的步驟中，金屬微尖端被固定在微動(dòng)臺(tái)的頂 部，尖端向著平臺(tái)方向。 '
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作納米級(jí)圖形的方法，其特征在于，所 述將樣品加載到微動(dòng)臺(tái)上的步驟中，涂有電致抗蝕劑的樣品被加載到微動(dòng) 臺(tái)上，隨平臺(tái)一起運(yùn)動(dòng)，抗蝕劑表面和尖端保持一定的距離。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作納米級(jí)圖形的方法，其特征在于，所 述對(duì)放置微動(dòng)臺(tái)的真空腔體抽真空的步驟中，真空度需達(dá)到使金屬尖端發(fā) 生場致發(fā)射效應(yīng)的條件。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作納米級(jí)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(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制信號(hào)的步驟中，使用軟件對(duì)圖形進(jìn)行網(wǎng)格劃分，將被劃分后的每個(gè)網(wǎng)格單元信息轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制碼， 該二進(jìn)制碼由PC機(jī)輸出。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的制作納米級(jí)圖形的方法，其特征在于，所 述PC機(jī)通過數(shù)據(jù)線連接微動(dòng)臺(tái)，控制金屬微尖端上電壓的加載，利用場 致發(fā)射作用下尖端發(fā)射的低能電子束對(duì)電子抗蝕劑進(jìn)行局部曝光，同時(shí)根據(jù)此二進(jìn)制編碼驅(qū)動(dòng)電源，實(shí)現(xiàn)對(duì)微動(dòng)臺(tái)二維x-y方向的定量可控移動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)在整個(gè)樣品尺度上的圖形加工。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作納米級(jí)圖形的方法，其特征在于，所述對(duì)曝光后的樣品進(jìn)行顯影、定影的步驟中，納米級(jí)圖形是對(duì)電子抗蝕劑 進(jìn)行場致電子曝光后，通過顯影、定影得到的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制作納米級(jí)圖形的方法，該納米級(jí)圖形是將圖形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制信號(hào)控制微動(dòng)臺(tái)二維x-y方向的運(yùn)動(dòng)和金屬尖端電壓的加載，利用尖端加載電壓后產(chǎn)生的電子束對(duì)電子抗蝕劑進(jìn)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(dòng)臺(tái)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(dòng)臺(tái)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(dòng)臺(tái)放置到真空腔體中，并利用真空泵對(duì)腔體抽真空；利用軟件編程將被加工圖形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制信號(hào)，用該二進(jìn)制碼控制微動(dòng)臺(tái)做二維x-y方向的運(yùn)動(dòng)，并給金屬微尖端加載電壓，通過在強(qiáng)電場下尖端發(fā)射的低能電子束對(duì)電子抗蝕劑進(jìn)行曝光；對(duì)曝光后的樣品進(jìn)行顯影、定影。本發(fā)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(yīng)影響分辨率的問題。
文檔編號(hào)B81C1/00GK101441410SQ20071017779
公開日2009年5月27日 申請(qǐng)日期2007年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月21日
發(fā)明者傅劍宇, 葉甜春, 景玉鵬, 毅 歐, 陳大鵬 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院微電子研究所