一種同步輻射x射線大面積干涉光刻系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種同步輻射X射線大面積干涉光刻系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]X射線干涉光刻(XIL)是利用兩束或多束相干X光束的干涉條紋對(duì)光刻膠進(jìn)行曝光的新型先進(jìn)微、納加工技術(shù)，可以開展幾十甚至十幾個(gè)納米周期的納米結(jié)構(gòu)加工，其原理如圖1所示，掩模光柵I’把一束X射線分成多束相干光束，并在襯底2’上的光刻膠3’處產(chǎn)生干涉條紋，從而形成曝光圖形。XIL技術(shù)適用于制備周期為10nm以下的大面積納米周期結(jié)構(gòu)(即曝光圖形)，與其他光刻等方法相比，可以更可靠地獲得大面積、高質(zhì)量的亞50nm的高密度周期性納米結(jié)構(gòu)，在納米電子學(xué)、微納光學(xué)、納米生物學(xué)、納米器件與材料、光子晶體等研究領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。
[0003]對(duì)于單次曝光而言，利用XIL技術(shù)得到的曝光圖形面積與掩模光柵面積有關(guān)。若想得到小周期的納米結(jié)構(gòu)，那么掩模光柵的面積就會(huì)受到一定的限制，目前用于XIL制備小周期曝光圖形的掩模光柵的面積最大為400 μπιΧ400 μπι，因此曝光圖形面積最大即為400 μmX400 μm0與電子束曝光等技術(shù)相比，XIL單次曝光得到的圖形面積已經(jīng)很大了，但是對(duì)于某些研究領(lǐng)域而言卻依然不夠。以光子晶體為例，小周期大面積的光子晶體可以作為高效探測(cè)器廣泛應(yīng)用于高能物理、醫(yī)學(xué)成像、輻射劑量、同步輻射硬X射線等領(lǐng)域。利用XIL技術(shù)雖然可以高質(zhì)量地制備光子晶體，然而單次曝光得到的圖形面積卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足作為探測(cè)器的應(yīng)用需求，這就要將多個(gè)曝光區(qū)域拼接，以獲得更大的曝光面積來(lái)滿足實(shí)際應(yīng)用的需求。另一方面，利用XIL技術(shù)制備的樣品往往需要其他實(shí)驗(yàn)手段表征，用于測(cè)量的實(shí)驗(yàn)儀器也對(duì)樣品尺寸有要求。以納米磁學(xué)為例，樣品克爾效應(yīng)的測(cè)量一般利用變波長(zhǎng)的克爾設(shè)備，但是目前的克爾設(shè)備的光斑直徑通常不小于500 μ m，實(shí)驗(yàn)要求被測(cè)量區(qū)域直徑必須大于等于500 μ m，以便光斑能容易地聚焦到圖案區(qū)域，但利用XIL單次曝光所得的圖案區(qū)域大小，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足技術(shù)需求，因此也需要對(duì)多個(gè)圖案區(qū)域進(jìn)行拼接以獲得大面積而且均整的圖案區(qū)域來(lái)滿足測(cè)量?jī)x器的要求。
[0004]然而，由于目前XIL技術(shù)利用衍射光柵作為掩膜將光束分開，因此，如圖2所示，在有效曝光區(qū)域(即± I級(jí)衍射光相干區(qū)域4’)四周會(huì)不可避免的存在O級(jí)(衍射)光區(qū)域5’，從而限制了有效曝光區(qū)域的大面積拼接。為此，目前需要研發(fā)一種能夠形成大面積曝光圖形的光刻系統(tǒng)，以滿足使用需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明旨在提供一種同步輻射X射線大面積干涉光刻系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)曝光圖形的大面積拼接。
[0006]本發(fā)明所述的一種同步輻射X射線大面積干涉光刻系統(tǒng)，其包括:
[0007]依次排列的波蕩器光源、多個(gè)反射聚焦鏡、掩膜光柵、具有光闌孔的級(jí)選光闌、具有觀察孔的樣品臺(tái)、鋁膜以及CXD探測(cè)器；
[0008]其中，所述多個(gè)反射聚焦鏡被配置為用于將所述波蕩器光源發(fā)出的X射線濾波反射后傳輸至所述掩膜光柵；所述掩膜光柵被配置為用于對(duì)所述X射線進(jìn)行分束，并產(chǎn)生O級(jí)光和±1級(jí)衍射光；所述級(jí)選光闌被配置為用于遮擋所述O級(jí)光并供所述±1級(jí)衍射光穿過(guò)所述光闌孔后照射在所述樣品臺(tái)上；所述CCD探測(cè)器被配置為用于觀察通過(guò)所述觀察孔并經(jīng)過(guò)所述鋁膜濾波的光束以監(jiān)測(cè)所述級(jí)選光闌是否遮擋住所述O級(jí)光。
[0009]在上述的同步輻射X射線大面積干涉光刻系統(tǒng)中，所述系統(tǒng)還包括與所述級(jí)選光闌連接的第一移動(dòng)裝置，其被配置為用于根據(jù)所述CCD探測(cè)器的觀察結(jié)果移動(dòng)所述級(jí)選光闌以使其遮擋住所述O級(jí)光。
[0010]在上述的同步輻射X射線大面積干涉光刻系統(tǒng)中，所述系統(tǒng)還包括與所述樣品臺(tái)連接的第二移動(dòng)裝置，其被配置為用于移動(dòng)所述樣品臺(tái)以使安裝于其上的樣品通過(guò)所述±1級(jí)衍射光形成干涉花紋。
[0011]在上述的同步輻射X射線大面積干涉光刻系統(tǒng)中，所述掩膜光柵、級(jí)選光闌、樣品臺(tái)和鋁膜設(shè)置在一真空腔體中，且所述CCD探測(cè)器部分位于所述真空腔體中。
[0012]在上述的同步輻射X射線大面積干涉光刻系統(tǒng)中，所述反射聚焦鏡的數(shù)量為2個(gè)。
[0013]由于采用了上述的技術(shù)解決方案，本發(fā)明通過(guò)在掩膜光柵與樣品之間增設(shè)級(jí)選光闌，并通過(guò)CCD探測(cè)器確保掩膜光柵與級(jí)選光闌的位置對(duì)準(zhǔn)，從而使級(jí)選光闌能夠可靠遮擋經(jīng)過(guò)掩膜光柵分束產(chǎn)生的O級(jí)光，避免該O級(jí)光照射到樣品上，以使樣品上產(chǎn)生的±1級(jí)衍射光相干區(qū)域的周圍不存在O級(jí)光區(qū)域，由此即可通過(guò)移動(dòng)樣品臺(tái)實(shí)現(xiàn)樣品上的有效曝光區(qū)域的大面積拼接。同時(shí)本發(fā)明還通過(guò)采用反射聚焦鏡以及鋁膜對(duì)X射線進(jìn)行濾波，從而使得CCD探測(cè)器能夠清楚觀察到掩膜光柵與級(jí)選光闌的相對(duì)位置，從而即可確保兩者的對(duì)準(zhǔn)精度。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是X射線干涉光刻原理示意圖；
[0015]圖2是利用XIL技術(shù)獲得的曝光圖形的示意圖；
[0016]圖3是本發(fā)明一種同步輻射X射線大面積干涉光刻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖4是不同波長(zhǎng)光子在CXD探測(cè)器上的對(duì)應(yīng)的模糊區(qū)域的示意圖；
[0018]圖5是本發(fā)明中經(jīng)過(guò)濾波后到達(dá)C⑶探測(cè)器上的光子能量范圍的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖，給出本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并予以詳細(xì)描述。
[0020]如圖3所示，本發(fā)明，即一種同步輻射X射線大面積干涉光刻系統(tǒng)，其包括:依次排列的波蕩器光源1、多個(gè)反射聚焦鏡2 (在本實(shí)施例中，反射聚焦鏡的數(shù)量為2個(gè))、掩膜光柵3、具有光闌孔的級(jí)選光闌4、具有觀察孔的樣品臺(tái)5、鋁膜6以及CXD探測(cè)器7，還包括:與級(jí)選光闌4連接的第一移動(dòng)裝置(圖中未示)以及與樣品臺(tái)5連接的第二移動(dòng)裝置(圖中未示)；其中，
[0021]多個(gè)反射聚焦鏡2被配置為用于將波蕩器光源I發(fā)出的X射線中的能量在1500eV以上的光子過(guò)濾后反射傳輸至掩膜光柵3 ;
[0022]掩膜光柵3被配置為用于對(duì)照射在其上的X射線進(jìn)行分束，并產(chǎn)生O級(jí)光和相互干涉的±1級(jí)衍射光；
[0023]級(jí)選光闌4