Рентгеновская литография

При рентгеновской литографии изменяется химическая активность резиста, чувствительного к рентгеновскому облучению. В рентгенолитографии экспонирование часто осуществляют характеристическим рентгеновским излучением с длиной волны l=0,4...0,5 нм. Характеристическое рентгеновское излучение получают при облучении мишени из металла потоком электронов большой энергии.

Основа шаблона должна слабо поглощать рентгеновское излучение, а рисунок на шаблоне должен задерживать его. Для изготовления шаблонов используют органические вещества - мойлар, полиимид, а также неорганические - кремний, оксид алюминия, нитрид кремния, бериллий. Поглотителем служит слой золота толщиной 0,3...0,5 мкм.

Рисунок 1 – Структура рентгеношаблона

Недостатками источников с характеристическим рентгеновским излучением является расхождение пучка (так как его невозможно фокусировать), наличие зазора между подложкой и шаблоном, что ведет к искажению размеров и сдвига элементов рисунка, пучки в плоскости подложки имеют невысокую плотность потока энергии. Это заставляет использовать высокочувствительные негативные резисты, имеющие невысокую разрешающую способность (0,5 мкм), например, сополимеры глицидилметакрилата и етилакрилата.

Для изготовления элементов с размерами 0,05...0,5 мкм необходимо использовать резисты с высокой разрешающей способностью, например, позитивный резист ПММА (полиметилметакрилат). Его недостатком является слабая чувствительность, поэтому для допустимого времени экспонирования нужно рентгеновское излучение высокой интенсивности.

Высокую плотность энергии имеет электромагнитное излучение, возникающее при торможении в магнитном поле электронов, двигающихся со скоростью близкой к скорости света. Такие скорости достигаются в циклических ускорителях – в синхротронах и накопительных кольцах. Вследствие изменения траектории и появления центробежного ускорения появляется магнитотормозное, или синхротронное, излучение. Интенсивность излучения определяется током электронного пучка, а частота излучения и угол расхождения – энергией электронов. Изменением режима ускорителя согласуют параметры рентгеновского излучения с характеристиками шаблона и резиста.

Для обеспечения высокой разрешающей способности ПММА необходимо исключить излучение с высокой энергией (l<0,8 нм), которое возбуждает вторичные электроны с большой длиной пробега. При этих условиях достигается разрешающая способность 0,05 мкм. Собственная разрешающая способность ПММА составляет 0,005 мкм.

Преимуществами рентгенолитографии является высокая разрешающая способность; возможность экспонирования слоя резиста равномерно по глубине независимо от толщины (получается рисунок с вертикальными стенками); загрязнение поверхности шаблона веществами с маленьким атомным весом не влияет на рисунок, так как они пропускают рентгеновские лучи.

К основным недостаткам рентгенолитографии можно отнести продолжительное время экспонирования при использовании стандартных источников рентгеновского излучения, необходимость пошагового экспонирования для уменьшения влияния неплоскостности поверхности подложек и нестабильность геометрических размеров шаблонов.

Дата добавления: 2014-01-15