X射线光刻（X-ray lithography）技术是什么意思

X射线光刻（X-ray lithography）技术是电子工业中用于选择性去除一部分薄膜的工艺。使用X射线将几何图形转移光敏光刻胶上。然后进行一系列化学处理，将产生的图案雕刻到光刻胶下方的材料中。

X射线光刻技术最初是半导体工业的新一代光刻技术的候选者，并成功生产了许多微处理器。X射线具有短波长（低于1 nm），克服了光刻的衍射极限，从而可以实现较小的特征尺寸。如果未对X射线源进行准直（collimated），例如使用同步加速器辐射（synchrotron radiation），则使用基本准直镜（elementarycollimating mirrors）或衍射透镜（diffractive lenses）代替光学中使用的折射透镜。

X射线是宽带的（broadband），通常来自紧凑的同步加速器辐射源（compact synchrotron radiation source），可以快速曝光。深X射线光刻（DXRL）使用的波长更短，仅为0.1 nm，并且使用改进的程序（如LIGA工艺）来制造深而均匀的三维结构。   掩膜板通常由金（gold）、钽或钨的化合物（compounds of tantalum or tungsten）构成的X射线吸收剂在对X射线透明的膜上构成，该膜通常由碳化硅或金刚石制成。

通过直接写入电子束光刻（direct-write electron beam lithography，链接：MEMS制造技术 - 电子束刻蚀（e-beam））将掩模上的图案写入到通过常规半导体工艺显影的抗蚀剂上。可以拉伸薄膜以提高覆盖精度（overlay accuracy）。



大多数X射线光刻是通过在模糊对比度线（the line of fuzzy contrast）上以图像保真度（不需要放大）进行复制。然而，随着对高分辨率的日益增长的需求，现在使用局部的“偏置放大率”（demagnification by bias）在所谓的“最佳点”（ "sweet spot"）上进行X射线光刻。通过多次曝光来开发高密集结构。使用3倍放大倍数具备一些优势：更易于制造研磨板，掩模与晶圆的间隙增加，对比度更高。该技术可扩展到15nm打印。  

与极端紫外线光刻（extreme ultraviolet lithography）和电子束光刻（链接：MEMS制造技术 - 电子束刻蚀（e-beam））一样，X射线会产生二次电子（secondary electrons）。定义精细的图案主要是具有短路径长度（short pathlength）的俄歇电子（Auger electrons，一种表面科学和材料科学的分析技术）产生的；而与X射线曝光相比，一次电子在更大的区域范围实现抗蚀剂的敏感。

虽然这不影响由波长和间隙确定的图案间距分辨率，但是由于间距处于初级光电子范围的量级，因此降低了图像曝光对比度（max-min）/（max + min）。侧壁粗糙度（sidewall roughness）和斜率（slopes）受二次电子的影响，因为它们可以在吸收器（absorber）下方的区域中传播几微米，具体取决于曝光的X射线能量。  

光电子效应的另一种表现是暴露于用于制作子掩模（daughter masks）的厚金膜的X射线产生的电子。模拟表明从金基底产生光电子可能影响溶解速率（dissolution rates）。    






审核编辑：刘清