Рентгеновская литография. Рентгеновская литогафия является высокоразрешающим способом форм. Рентгеновская литогафия
 Скачать 19.76 Kb.
|
|
Рентгеновская литогафия является высокоразрешающим способом формирования заданного рельефа или топологии с помощью рентгеновского излучения (пучка). В рентгеновской литографии для экспонирования используется мягкое (низкоэнергетическое) рентгеновское излучение (с энергией фотонов -0,5—10 кэВ), при поглощении которого в слое резиста образуются фотоэлектроны низкой энергии, вызывающие, в свою очередь, в зависимости от типа используемого резиста образование или разрыв межмолекулярных связей. Рентгенолитография — практически то же, что и фотолитография с зазором, но она расширена на область очень коротких длин волн порядка 1 нм. В этом диапазоне длин волн рентгеновские лучи переносят рисунок с шаблона на ренггенорезист методом теневой проекции. Шаблоны для рентгеновской литографии (РШ) имеют сложную структуру. Основная проблема состоит в изготовлении тонкой, но прочной основы, прозрачной для ренгеновского излучения. Для этих целей используются органические и неорганические мембраны. Органические мембраны изготавливаются на основе мулара, каптона, пиолена и полиимида, неорганические — из кремния, диоксида и карбида кремния и других материалов. Материал пленочного рисунка на шаблоне, наоборот, должен быть непрозрачен для рентгеновских лучей. В качестве такого материала используют золото. На рисунке (позиция 7) показан рентгеношаблон на основе кремниевой мембраны с поглощающим рисунком из золота. При изготовлении такого рентгеношаблона в качестве исходной пластины берут пластину сильнолегированного кремния (fl+-Si), который сильно поглощает рентгеновские лучи. На ней выращивается высокоомный эпитаксиальный слой п-Si толщиной —3—5 мкм. Затем структуру оксидируют, в результате чего с обеих ее сторон образуется слой Si02. На него со стороны эпитаксиального кремния наносят сначала тонкий слой хрома (-5—10 нм), а затем слой золота (0,3—0,5 мкм). Хром наносят для улучшения адгезии золота к слою Si02. После этого с помощью электронолитографии из слоя золота формируют необходимый рисунок рентгеношаблона. Затем проводят локальное травление rC-Si в соответствии с этим рисунком. Главные трудности при эксплуатации такого шаблона связаны с его термостабильностью, так как нагрев шаблона экспонирующим излучением приводит к изменению параметров элементов в плане и ошибкам совмещения. Источник электронов и мишень находятся в вакуумной камере. При облучении мишени потоком электронов образуется мягкое рентгеновское излучение с энергией фотонов -0,5—10 кэВ, которое, проходя через рентгеношаблон, облучает рентгенорезист, нанесенный на подложку. Далее процесс рентгеновской литографии проводят аналогично процессу фотолитографии. Качественная печать обеспечивается при наличии четырех составляющих: 1) высокоинтенсивного коллимированного источника; 2) совмещения шаблона с подложкой с заданной точностью; 3) прецизионного контроля зазора; 4) недорогого мембранного или трафаретного шаблона. Рентгеновское излучение – электромагнитные волны, энергия фотонов которых лежит на шкале электромагнитных волн между ультрафиолетовым излучением и гамма-излучением. Под рентгеновским излучением принято понимать электромагнитные волны в области энергий 0,1-300 кэВ. Этот диапазон, в свою очередь, делится на три поддиапазона: 0,1-5 кэВ (мягкое рентгеновское излучение), 5-50 кэВ (классический рентгеновский диапазон) и 50-300 кэВ (жесткое рентгеновское излучение) Мягкое рентгеновское излучение характеризуется наименьшей энергией фотона и частотой излучения (и наибольшей длиной волны), а жёсткое рентгеновское излучение обладает наибольшей энергией фотона и частотой излучения (и наименьшей длиной волны). Жёсткое рентгеновское излучение используется преимущественно в промышленных целях. Мягкое рентгеновское излучение фокусируют металлическими зеркалами косого падения, от которых лучи отражаются под углом менее одного градуса, подобно гальке от поверхности воды. Особенности мягкого РИ Излучение мягкого рентгеновского диапазона имеет некоторые специфические свойства, отличающие его от более распространенного жесткого рентгеновского излучения. 1. глубина проникновения во все материалы составляет единицы или доли микрометра; 2. отражательная способность (при нормальном падении) всех материалов в указанной области спектра, также как и для жесткого излучения, крайне низка — от тысячных долей до нескольких процентов; 3. излучение поглощается в воздухе, поэтому экспериментальные установки и приборы должны содержать вакуумные камеры. Несмотря на очевидные трудности работы с МР-излучением, оно все чаще применяется в научных исследованиях, технике и технологии. Причина заключается в особенности взаимодействия МР-излучения с веществом. Во-первых, энергия МР-фотонов совпадает с энергией колебаний внутренних атомных электронов, благодаря чему рентгеновская спектроскопия представляет собой важный метод изучения строения вещества. Во-вторых, в МР-диапазоне лежит максимум излучения горячей плазмы с температурой 50–1000 эВ, поэтому МР-излучение служит наиболее естественным источником информации о физических процессах, протекающих в таких объектах, как термоядерная плазма, Солнце, горячие звезды и т. п. В-третьих, по сравнению с оптическим, МР-излучение обладает чрезвычайно малой проникающей способностью, поэтому оно используется для микроскопических исследований тонких пленок и приповерхностных слоев твердых тел. И, наконец, в последние годы активно ведутся работы по рентгенолитографии, призванной в будущем по мере миниатюризации микросхем заменить фотолитографию, являющуюся в данный момент ключевой технологией при производстве элементов микроэлектроники, оптики и микрооптики, микромеханики. |