專利名稱：深亞微米x射線光刻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種微電子器件制造的深亞微米X射線光刻裝置。
X射線光刻裝置通常使用同步輻射軟X射線源，這種源的X光學性能好，但價格昂貴，難以實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化；使用的另一種源是等離子體軟X體射線源，由這種射線源組成的光刻裝置通常由置于真空室內(nèi)的高脈沖功率的等離子體軟X射線源和置于曝光室內(nèi)的光刻工作臺(臺上安放掩模和樣片)及相關(guān)電源、高精度分步移位裝置、電源和控制設(shè)備組成。這種光刻裝置價格便宜、功率密度也足夠高，缺點是其軟X射線的發(fā)射是各向同性的，即X光是發(fā)散的，為了避免X光發(fā)散引起的離位失真和X射線源的有限大小產(chǎn)生的半影模糊，只能利用很小范圍內(nèi)X射線束，因此使用效率很低。
本實用新型的目的在于提供一種X射線利用率高，光刻離位失真和半影模糊小的深亞微米X射線光刻裝置。
本實用新型的目的是通過如下措施實現(xiàn)的該裝置包括一個脈沖等離子體軟X射線源、一個臺上放置掩模和樣片的光刻工作臺、真空設(shè)備、相關(guān)電源及控制系統(tǒng)等，其特點在于在軟X光源及光刻工作臺之間加有一整體準平行束軟X光透鏡。自軟X射線源發(fā)出的軟X射線，由準平行束軟X光透鏡收集并形成均勻的大面積視場的準平行軟X射線束射出，到達光刻工作臺，透射過光刻工作臺上的掩模，將掩模上的圖形轉(zhuǎn)移到樣片的光刻膠上，即完成了深亞微米光刻。
整體準平行束軟X光透鏡為一個單一的、沒有支撐部件的多孔玻璃固體，內(nèi)有多個從所述固體一端貫通到另一端的X光導(dǎo)孔，且該玻璃固體由上述X光導(dǎo)孔壁自身熔合而成，該透鏡沿長度方向的外形母線和X光導(dǎo)孔外形的母線及X光導(dǎo)孔的軸線近似為空同二次曲線段和直線段的組合，透鏡母線和X光導(dǎo)孔外形母線的徑向變化對于假想的透鏡X光軸線是對稱的。X光可以借助在所述多個X光導(dǎo)孔的內(nèi)壁上全反射而從所述玻璃固體的一端傳播到另一端，利用所述的玻璃固體和X光導(dǎo)孔的不同形狀和大小改變X光傳播的方向，在很寬的波長范圍內(nèi)調(diào)控X光，將X光轉(zhuǎn)化成準平行束軟X光，形成整體準平行束軟X光透鏡。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點1.整體軟X光準平行束透鏡在大立體角范圍內(nèi)收集了X光，形成了大面積均勻的準平行X光視場，從而大大提高了光刻效率。
2.自整體準平行束軟X光透鏡出射的軟X光發(fā)散度小，減少了常規(guī)等離子體X射線源光刻時的離位失真和半影模糊效應(yīng)，使光刻線條的線寬細到小于0.2微米。
3.由于等離子體軟X射線源的X光發(fā)射是各向同性的，可以在源的周圍安放多個由整體準平行束軟X光透鏡和曝光室組成的軟X射線光刻束流線，以提高微電子器件的生產(chǎn)效率。
4.在相同X光功率密度條件下，其價格和運行費用遠小于同步輻射光刻裝置。
以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型進一步詳述。


圖1為本實用新型的原理框圖；圖2為本實用新型中整體準平行束軟X光透鏡結(jié)構(gòu)示意圖；圖3圖2中的軸向剖視圖；圖4圖3中C部局部放大示意圖5為圖2中A-A剖面的正六邊形截面示意圖；圖6為圖2中A-A剖面的圓形截面示意圖；圖7為圖2中A-A剖面的矩形截面示意圖。
參見附
圖1，本實用新型由軟X光源1、整體準平行束軟X光透鏡2、掩模28、掩模圖形29、樣片13、真空室30、曝光室31、光刻膠34、透鏡支架33、真空窗32等組成，自軟X射線源1發(fā)射出的X射線5，(其張角±5°～±15°)進入整體準平行束X光透鏡2，其收集角比現(xiàn)有的X射線光刻裝置大一個數(shù)量級以上，X射線進入透鏡2的X光導(dǎo)孔后，在透鏡X光導(dǎo)孔管壁上多次全反射，最后形成具有比較均勻的大面積視場的準平行束軟X射線出射，到達光刻工作臺后，透過光刻工作臺上的掩模28，將掩模28上的圖形29轉(zhuǎn)移到樣片13的光刻膠34上，即完成深亞微米光刻。
附圖2、3、4，給出了整體準平行束軟X光透鏡的結(jié)構(gòu)原理，這種整體準平行束軟X光透鏡進口端的尺寸小于出口端的尺寸，整體準平行束軟X光透鏡2沿長度方向的外形母線40和X光導(dǎo)孔9的外形母線42及X光導(dǎo)孔的軸線41近似為二次曲線段和直線段的組合，透鏡母線40和X光導(dǎo)孔外形母線42的徑向變化對于假想的透鏡X光軸線3是對稱的。出口部分透鏡的外形母線40與透鏡假想光軸線3平行。附圖5、6、7給出了整體準平行束軟X光透鏡2的A-A剖面的三種截面示意圖，即正六邊形、圓形及矩形。以上各圖中，1為軟X光源、2為整體準平束軟X光透鏡、3為假想的透鏡X光軸線、5為入射到透鏡的X光、6為自透鏡出射的X光、28為掩模、9為X光導(dǎo)孔，為了改進透鏡內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷，提高透鏡的光學性能，增加機械強度，在透鏡2的外面加一層實體密合包邊8。X光源1到透鏡2進口端的距離即焦距f110mm-200mm，透鏡長度1為10mm-250mm，透鏡進口端尺寸Din為5mm-35mm(對于圓形透鏡為直徑尺寸，對于正多邊形為對邊尺寸，對于矩形為最小對邊尺寸)，透鏡出口端尺寸Dout為10mm-50mm，透鏡進口端到透鏡最大尺寸處的最小距離為10mm-150mm，占空比大于10％。
為了改進整體準平行束軟X光透鏡出入的X光視場的均勻性，光導(dǎo)孔9尺寸在與透鏡X光軸線3相垂直的截面上不同部位處有不同的大小，例如靠近X光軸線3的X光導(dǎo)孔9的尺寸大，遠離X光軸線3的X光導(dǎo)孔9的尺寸??；且透鏡進口端X光導(dǎo)孔有不同的焦距上，例如X光源放置于邊緣導(dǎo)孔的焦點上，而不在中間部分X光導(dǎo)孔的焦點上。
下面給出一個整體準平行束軟X光透鏡的實例，該透鏡由一次復(fù)合拉制而成，共有5677根X光導(dǎo)孔，透鏡截面為正六邊形，該透鏡沿長度方向的外形由直線段、旋轉(zhuǎn)拋物體線段、圓弧線段和直線段組合而成，透鏡長度1＝60mm，焦距f1＝100mm，入口端對邊長Din＝9.6mm，出口端對邊長Dout＝12mm，視場108mm2，X光收集角ω＝96mRAD，傳輸效率η＝20％。透鏡輸出的準平行束最大發(fā)散角θmax＝8RAD。(上述準平行束透鏡的最大角散θmax為視場內(nèi)各通道中出射準平行X光束的最大張角，準平行束透鏡的視場直徑為經(jīng)透鏡傳輸后輸出X光束在距透鏡出口給定距離處和透鏡光軸線垂直的截面上X光束斑的大小。)
權(quán)利要求1.一種深亞微米X射線光刻裝置，包括一個脈沖等離子體軟X射線源、一個臺上有掩模和圖形的光刻工作臺、真空設(shè)備、相關(guān)電源及控制系統(tǒng)等，其特征在于在軟X光源和光刻工作臺之間加一整體準平行束軟X光透鏡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻裝置，其特征在于整體準平束軟X光透鏡為一個單一的、沒有支撐部件的多孔玻璃固體，內(nèi)有多個從所述固體一端貫通到另一端的X光導(dǎo)孔，且該玻璃固體由上述X光導(dǎo)孔壁自身熔合而成，該透鏡沿長度方向的外形母線和X光導(dǎo)孔外形的母線及X光導(dǎo)孔的軸線近似為空間二次曲線段和直線段的組合，透鏡母線和X光導(dǎo)孔母線的徑向變化對于假想的透鏡X光軸線是對稱的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光刻裝置，其特征在于透鏡進口端的尺寸小于出口端的尺寸，出口部分透鏡母線與透鏡假想的X光軸線平行。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光刻裝置，其特征在于上述透鏡的進口端截面和X光導(dǎo)孔在與上述透鏡光軸線垂直方向上的截面為正多邊形或圓形或矩形，出口端截面與進口端截面形狀相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光刻裝置，其特征在于上述X光導(dǎo)孔尺寸在與透鏡X光軸線相垂直的截面上不同部位處有不同的大小。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光刻裝置，其特征在于上述透鏡的各個X光導(dǎo)孔具有不同的焦距。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光刻裝置，其特征在于上述透鏡有實體密合包邊。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光刻裝置，其特征在于X光源到透鏡進口端的距離為10mm-200mm，透鏡進口端到透鏡最大尺寸處的最小距離為10mm-150mm，透鏡長度為10mm-250mm，透鏡入口端的尺寸為5mm-35mm，透鏡出口端的尺寸為10mm-50mm，占空比大于10％。
專利摘要一種用于微電子器件制造的深亞微米X射線光刻裝置包括一個脈沖等離子體軟X射線源、一個臺上有掩模和樣片的光刻工作臺、真空設(shè)備、相關(guān)電源及控制系統(tǒng)等，其特點在于在軟X光源和光刻工作臺之間加一整體準平行束軟X光透鏡，該透鏡為一個單一的、沒有支撐部件的多孔玻璃固體，內(nèi)有多個從所述固體一端貫通到另一端的X光導(dǎo)孔，且該玻璃固體由X光導(dǎo)孔壁自身熔合而成。本實用新型具有X射線利用率高、光刻離位失真和半影模糊小的優(yōu)點。
文檔編號G03F7/00GK2236665SQ9620353
公開日1996年10月2日 申請日期1996年2月17日 優(yōu)先權(quán)日1996年2月17日
發(fā)明者顏一鳴, 王大椿, 張勝基, 赫業(yè)軍, 施修齡, 潘世友, 劉易成, 伍克軍 申請人:中國航天工業(yè)總公司, 北京師范大學