X射线微缩投影光刻技术

作为将来0.1μm投影光刻技术,探讨了X射线缩小投影曝光方法,该技术是在软X射线领域中,在缩小光学系统的反射镜面上形成的反射的多层膜,可作为大面积曝光实用的光学系统,并进行试制评价,非球面加工精度大致要满足0.1μm才能获得其性能,通过该光学系统的曝光实验确认可在20×0.4mm范围中构成尺寸为0.15μm图形     

高分辨率离子束微细加工技术

只要是用细小尺寸的整形离子束去轰击靶物,离子束就可成为一种实现高分辨率微细加工的有效手段。本文首先给出以直径小于1000的聚焦镓离子束以扫描方式进行无掩模微细加工、掺杂和抗蚀剂曝光的结果。其次介绍一种离子束透射掩模。并给出用普通尺寸的150KV 质子束照射这种掩模,在 PMMA 抗蚀剂中得到的曝光结果,从而表明该方法具有对0.6μm 分辨率的掩模图形进行1X 复印的能力。最后讨论了仿模离子束光刻和聚焦离子束光刻的潜力。     

文摘

期望作为超过光刻极限、尺寸小于0.1μm的微细加工技术的候补技术之一的软X射线缩小投影曝光(以下简称为SXPL),需要非球面光学系统,并要求用小于1nm的精度加工非球面反射镜.而非球面加工比球面加工更难,从而成为SXPL实用化的障碍.本论文叙述不用非球面光学系统的设计方法.把非球面反射镜置换成在球面反射镜及其表面上所形成的衍射光栅.过去,使用把衍射光栅置换成超高折射率透镜的方     

X射线曝光装置

光曝光技术的极限是0.5μm,人们期待着X射线曝光技术作为可以描画0.5μm以下图形的下一代技术。最近X射线曝光技术进展明显,听到有这样的看法:不一定要等待图形线宽小到0.5μm,只要进入1μm以下的亚微米时代,也就可以开始使用X射线曝光技术了。至今为止,研制和出售X射线曝光装置的厂家只有美国的Micronix公司一家。但是,以生产集成电路的厂家和制造光曝光装置的厂家为中心进行的X射线曝光机研制     

聚焦离子束切割法制备多层膜X射线波带片

X射线波带片是X射线显微成像系统中用于聚焦及成像的核心元件,提高波带片性能参数,更利于X射线显微成像技术的广泛应用。选择可精确控制厚度的原子层沉积(ALD)法结合聚焦离子束(FIB)切割法制备出大高宽比X射线波带片结构,即用原子层沉积法在光滑的钨丝表面交替沉积Al2O3/HfO2多层膜,其总层数为360,最外层膜宽度为10 nm。聚焦离子束的加速电压设定为30 kV,先利用束流为1 000 pA的离子束流将Al2O3/HfO2多层膜切割成设计厚度的薄片,再利用束流为350 pA的离子束流对切割的截面进行抛光,最后得到厚度为50μm、最外层膜宽度为10 nm的大高宽比X射线波带片结构。     

超精密软X射线光学系统的开发和应用

极紫外线缩小光刻它在原理方面与紫外线缩小曝光一样,在软X射线领域用高反射率的多层膜代替透镜,掩模用4～5倍的缩小刻线掩模,因为使用了厚Si基片形成多层膜,因此用同步辐射(SR)光源可以忽略热应力等影响,而且确保高精度图形,在缩小光学系统中探讨由2～4片非球面构成的光学系统。在NA0.1光学系统中曝光波长13nm,分辨率0.025μm。这时的景深分别为1.2μm,0.4μm,实际上正入射波长5nm,反射率为3％以下,难以形成高效率的光学系统,如果用正入射可以达到40％以上的反射率,曝光波长以8nm作为下限,则利用NA0.2光学系统能达到0.02μm的分辨率。     

全息光刻微细图形加工技术

<正> 从曝光光源看,光刻技术分光学(UV,DeepUV)、X 射线、电子束、离子束等类别。目前,下一代亚微米领域的图形形成技术的实用化研究工作正在全面展开。当前的主流仍然是光学光刻。为使光学光刻的分辨率提高到0.8μm,有希望达到0.5μn 以下的 X 射线、电子束、离子束等光刻技术亦应在纷繁的光刻     

X射线光刻技术

X射线光刻技术是利用比可见光波长短1～2个数量级的软X射线为光源进行曝光的技术.目前已开发出两种方式.一种是将掩模和晶片置于数十微米以内的近帖间距内,以波长1nm左右的软X射线为光源对掩模和晶片进行1:1曝光的等倍近贴曝光方式.另一种是以波长10nm左右的软X射线为光源,通过多层膜反射镜的光学系统进行曝光的缩小投影曝光方式.图1为这两种X射线光刻方式的分辨极限示意图.     

用激光等离子体作光源的反射式X光显微镜

根据多层膜反射镜原理建立的X射线光学系统可获得微细物体放大成像的分辨率为0.2μm(波长为20nm时)。这个系统由激光等离子体光源、X射线聚光镜、20~x倍施瓦兹希尔德物镜、滤光片组和探测器组成。所使用的高质量的X光光学零件和精密调整光学系统,可获得在全通光口径下的分辨率为0.2μm,用二倍频Nd激光器,脉冲能量为0.5J,在一个脉冲间隔1.5ns时间内获得曝光是足够的。     

光刻系统的分辨率、套刻精度和视场

本文描述了紫外、x射线电子束及离子束光刻中分辨率、套刻精度及视场的限制。在讨论中得出如下结论:1)对1μm宽的线条,光学投影的对比度比电子束的对比度可能更高;2)采用反射式光学系统及远紫外可生产接近0.5μm的线条;3)为比较电子束和光学系统的分辨率,可将最小线宽定义为曝光系统的对比度降至30％时的线宽的两倍;4)线宽在0.1μm以上时,x射线光刻能提供最大的抗蚀剂厚宽比和最高的对比度,而对0.1μm以下的图形最大的厚宽比是用电子束曝光得到的;5)用电子束在基体试样中曝光,只要抗蚀剂层很薄,对50nm的线宽和1μm的线宽来说,对比度是相同的。较高的加速电压使校正邻近效应和保持原抗蚀剂的分辨率更容易;6)最后,正如光电子的射程限制了x射线光刻的分辨率一样,二次电子的射程限制了电子束光刻的分辨率。在以上两种情况下,致密图形中的最小线宽和间隔约为20nm,用离子束光刻时,分辨率也可能相同,因为离子的相互作用范围与电子是类似的。     

光学曝光与X射线曝光的竞赛前景

<正> 微光刻技术已进入亚微米尺寸加工时代,八十年代末即可使高密度集成电路—4兆位动态RAM和1兆位静态RAM存储器付诸生产。对集成密度的需要将要求曝光装置在九十年代就能大批量生产0.5μm及更小线宽的图形。光学曝光具有0.5μm尺寸的生产能力。作为一种适合于大生产用的竞争技术,X射线曝光也进入了实验考核阶段。是否会在九十年代出现一个从光学曝光转向X射线曝光的大突破,就取决于竞争双方各自的技术性能和经济效益了。     

自显影抗蚀剂的离子束曝光技术

本文是介绍一种用自显影抗蚀剂的离子束曝光技术。硝化纤维素受到离子束照射后能够进行自显影,不需要用显影剂进行显影就能够获得高分辨率的曝光图形。介绍了离子束1:1接近式印刷曝光机的工作原理和硝化纤维素抗蚀剂的曝光实验结果。 采用低能离子束对自显影抗蚀剂进行曝光的一个显著优点是:能够获得具有较大纵横比的图形结构。采用5keV的低能锂离子束对3μm厚的硝化纤维素层进行曝光,能够获得最小线宽为0.5μm的高分辨率图形,图形结构的纵横比为6:1。     

软X线波带片的制作

菲湟尔波带片是一种对衍射率大致为1的软X射线具有透射作用的新型光学元件。本文介绍用电子束曝光制作X线波带片的新方法。通过与反应离子刻蚀配合,能够制成高宽比大、分辨率高的波带片。用试作的波带片聚焦波长为9nm的同步加速器幅射光时,在焦点距离为100mm的位置上,能够将辐射光聚焦成直径为2μm的斑点。     

用于X射线聚焦和准直的多细管式光学元件

X射线光学系统的发展总是遇到难以解决的问题.在X射线波段,对大多数材料的折射率接近1.根据费涅耳方程,X射线反射系数很小,仅在掠入射光学系统,X射线反射系数较大.因此,既不像普通的折光学系统也不像普通的反射光学系统可用于很多应用领域.甚至为X射线波段专设计的掠入射光学系统在技术是相当难实现的.多细管式光学元件可代替以往的光学元件用于X射线聚焦和准直.这种光学元件比其他方法有很多优点.     

100nm及其以下线宽的微(细)加工技术

<正> 随着微电子技术的发展,各种能产生出结构特征尺寸为0.1μm(100nm)及其以下线宽的微细加工技术被广泛研究,主要有x射线毫微米光刻技术、全息光刻技术、无色差全息光刻技术、电子束光刻技术、聚焦离子束光刻技术、反应离子蚀刻技术、电子淀积技术等。x射线毫微米光刻技术因其效率高、工艺能力强等特点对100nm及其以下线宽的光刻具有特殊的作用,它能达到和产生扫描电子束或聚焦离子束光刻单独使用所达不到的效果。为了消除图形的畸变,该技术目前研究成功一种用无机薄膜(Si、Si_3N_4和SiC)制作的新一代掩模版。为了实现适合50nm线宽光刻的多掩模多次对准,该技术设定了4μm的标准掩模间隙,以通过     

学术动态

1979年5月30日至6月1日,在美国真空协会和IEEE电子器件组的支持下,在波斯顿召开了第15届电子束、离子束和光束工程学讨论会,约有400人参加.会议的主要内容是离子束刻蚀以及用各种方法力求达到100埃的微加工极限.关于电子束曝光和X射线曝光两年来也取得了很大进展,发表了很多研究论文.     

离子注入无显影刻蚀技术

<正> 半导体器件、集成电路制造工艺已进入微米、亚微米级的超精细加工阶段.尽管利用远紫外、电子束、软X射线作光源可大大提高曝光图形的分辨率,但是光衍射始终存在,加之电子束的“临近效应”和软X射线的“半阴影效应”,当要求分辨率进一步提高时,将可能成为不可忽略的因素.所以,近来有人提出用离子束曝光的问题.本文提出了一种“离子注入无显影刻蚀技术”展示了离子光刻的可喜前景.     

组合式硬X射线折射光学系统

X射线显微镜在非侵入性检验不透明采样方面有广泛的应用潜力,但是,对生物细胞有损伤.由于X射线通过许多种材料时吸收很强,所以制造工作在千电子伏特级的硬X射线或X射线的光学元件是相当困难的.采用特殊的光学系统设计方案,诸如掠入射反射镜、多路毛细管、衍射透镜以及多层膜反射镜组成的光学系统才能聚焦硬X射线.但是,这些元件组成的光学系统存在效率低、成像质量差以及结构和元件加工极其复杂等缺点.     

远紫外线曝光技术及其在设备上的应用

随着超LSI的集成度不断提高,最近亚微米加工技术正在引起人们的注意。普通光刻使用3500—4500(?)波长的紫外光,但对1μm以下的图形由于光干涉等原因是无法制作的,于是。扫描型电子束曝光,X线曝光方式的研究工作得到了迅速的发展。虽然一般光学系统也可使用更短波长的光,也可能制作出线宽1μm以下的图形,但是,光致抗蚀剂不适用3000(?)以下波长的光,也没有合适的曝光光源,1974年Stanford大学的G.C比的克隆用波长2000(?)以下的紫外光对     

电子束和接触式曝光机的混合曝光技术

Ⅰ线光致抗蚀剂可以同时实用电子束和光学系统曝光，在50kV加速电压下，其曝光剂量为50-100μC/cm^2，曝光后在0.7%NaOH溶液内显影1分钟。其灵敏度比PMMA快5倍，分辩率为0.5μm。采用两方法制备CaAsPHEMT：一种用Ⅰ线光致抗蚀剂，对源、漏及栅全部都采用电子束曝光，制备了0.5μm栅长的GaAs PHEMT；另一种将源、漏及栅分割成两部分，其中精细部分由电子束曝光，其余部分由光学系统曝光，用这种方法制备了0.25μm栅长的GaAs PHEMT。Ⅰ