電子束直寫制作微波帶片

1、電子束直寫制作微波帶片波帶片；設計制作1 引言隨著制造業(yè)的發(fā)展對加工精度提出了越來越高的要求， 傳統 機床加工精度已經遠遠不能滿足飛速發(fā)展的的要求， 使得微納加 工的應用領域得到了很大拓展。 首先是應用于軍事領域， 然后被 廣泛地推廣至各個領域。 其中電子束光刻技術是推動微米電子學 和微納米加工發(fā)展的關鍵技術， 尤其在納米制造領域中起著不可 替代的作用，包括利用電子束直寫技術制作波帶片。在慣性約束聚變（ICF）中微米、亞微米級空間分辨的 X光 成像技術是很重要的等離子體診斷技術之一。 目前用于 ICF 實驗 中高分辨靶源輻射成像的方法主要有： 針孔成像、 掠入射顯微成 像、編碼成像、波帶片成像

2、等。前三種成像技術完全基于幾何光 學理論和嚴格限制高級衍射。 所以他們的分辨率都不能達到深亞 微米的水平，文獻報道目前只有微波片成像技術可以達到5um的空間分辨率，以滿足人們的對分辨率的要求。2 微波帶片的制作原理微波帶片是一種特殊的光學透鏡， 它是通過衍射特性對光束 進行聚焦的， 不是利用器件對光的折射特性進行工作。 波帶片成 像技術能夠獲得深亞微米、 納米級的實驗水平。 微聚焦波帶片成 像和其他方法相比，具有空間分辨率高、聚光效率高、應用范圍 廣等特點。這種成像技術的分辨率完全依賴于微波帶片最外環(huán)的 寬度，通常系統所能獲得的極限分辨率是微波帶片最外環(huán)寬度的 1.22倍。如果波帶片的最外環(huán)寬

3、度是 25cm,就可以達到30cm的 高空間分辨率。波帶片制作方法主要有機械刻劃、 激光全息光刻、 電子束直 寫等。機械刻劃條件極為苛刻，不僅時間長而且精度不高，很難 刻劃出亞微米的線條。 激光全息光刻雖然能夠制作出深亞微米水 平的微波帶片， 但是它的控制精度和分辨率不能與電子束直寫相 比較。但是，電子束制作可以制作出納米級的高分辨率圖形，卻 不能夠制作高寬比的圖形。 對于微波帶片的制作， 采用陰陽圖形 互換技術， 即電子束直寫和同步輻射 X 射線光刻技術混合的光刻 方法，充分利用上述兩種光刻技術的優(yōu)點避免他們各自的缺點， 先使用電子束直寫方法制作低低寬比的陽圖形 （大面積為透光圖 形）微波帶

4、片， 然后用同步輻射 X 射線光刻技術復制高高寬比的 陰圖形（大面積為不透光圖形）微波帶片。同步輻射X射線之所以被用于光刻，是因為X射線能在很厚 的材料上定義出分辨率非常高的圖形。由于X射線波長極短，為0.0110nm數量級，因此分辨率相當高，同步輻射X射線光刻是一種非常好的可用于100nm以下分辨率的光刻技術，且能在這 個波段范圍內穿透絕大多數材料。同步輻射X射線光刻能得到非常大的光刻線條高寬比， 這對滿足后步光刻圖形的轉移及加工的 要求非常重要。3 為波帶片數據處理 在實驗中通過宏文件將每一個圓環(huán)分成 40 份，每一份都用 182 個頂點來表示，最終很好地消除了棱角和“鼓包”的現象， 得到

5、很好的實驗結果?！肮陌笔怯捎陔娮邮到y雙曝光造成 的。電子束處理兩個相鄰的圖形時， 對于交接處電子束要進行兩 次曝光，從而造成這些地方曝光劑量過大，形成鼓包。4 制作流程圖 1 電子束制作微波帶片掩模流程圖 具體的制作工藝流程如圖 1 所示。利用低壓化學氣相沉積方 法，在900C下將SiH2CI2/NH3的混合氣體通入管道中，在硅片 兩面同時淀積所需要的2um厚的氮化硅薄膜。將正性抗蝕劑旋涂 在硅片的正反兩面，使用常規(guī)的光刻技術，進行曝光，再使用反 應離子刻蝕機，利用 SF6氣體在片子的背面刻出所需要的 SiNx 窗口，利用化學濕法腐蝕法將背面的體硅去掉， 留下自支撐的氮 化硅薄膜。利用電子束蒸發(fā)設備在片子的正面分別形成8nm厚的鉻層和15nm厚的金層。在硅片的正面旋涂正性抗蝕劑，利用電 子束曝光機進行直寫，再經過電鍍、去膠、打底金、漂鉻等工藝 就得到所要制作微波帶片的掩模。 然后，利用得到的掩模進行同 步輻射 X 射線光刻復制。5 實驗結果成功地實現了陰陽圖形互換技術。 首先， 利用電子束直寫成 功制成了陽圖形微波帶片，然后用同步輻射X射線光刻技術復制 成功陰圖形（大面積為不透光圖形）微波帶片。6 總結通過版圖自動生成工具， 設計了微波帶片