北京同步辐射LIGA技术深度光刻技术的研究.pdfVIP

2005年12月 第十三届全胃电子束·离子束·光子束学术年套 湖南·长沙 北京同步辐射LIGA技术深度光刻技术研究术 伊福廷张菊芳 中科院高能物理研究所，100039 摘要：深度光刻技术是LIGA技术的关键和核心，该技术的研究是一个综合过程，包括光源性能， 曝光设备性能，光刻胶性能，显影技术等多方面的影响。本文通过对光源性能的研究和光刻胶性能的 研究，探讨北京同步辐射深度光刻的潜能，挖掘出uGA技术的深度光刻能力，满足各方面对LIGA技 术的需要。 关键词：uGA技术，MEMS，同步辐射光刻，徽细加工 PACC：6146．7340V 中图分类号：TN3 1简介 北京同步辐射LIGA技术的深度光刻经历了多年的变化和发展，最终确定了一个较为理想的 LIGA技术深度光刻光源和相应的工艺方法，取得了非常好的研究成果旧。LICA技术发展初期，选用 的是同步辐射X光光刻光源。即381A(三区第一块弯铁，第一条光束线)光源，该光源用于IC技术的 同步辐射x光光刻。采用的是反射镜扫描，光谱范围0．5一1．2nm，不适合UGA技术深度光刻，主要是 进行LIGA技术深度光刻的技术探索…。后来从储存环的5极扭摆磁铁引出了一条光束线(与高压试 验站分时使用)，即3w1(三医第一块扭摆磁铁，第一条光束线)。作为LIGA技术深度光刻的光源旧。 3w1引出的x光能量很高、强度很大，但水平光斑尺寸小、均匀性差。优点在于光的穿透能力强和 曝光时间短，能够进行几毫米高的LIGA技术深度光刻结构试验研究，对于单纯的LIGA技术深度光 刻研究是很难得的光源。随着uGA技术研究的深入和应用上的具体需要，这种光源缺点所带来的影 响严重限制了该技术的应用。最终在储存环的弯铁上引出了用于uGA技术深度光刻研究的x光光 源(与生物站和Ic同步辐射光刻分时使用)，即381C(三区第一块弯铁，第三条光束线)光源。 弯铁引出的x光强度和能量都无法与扭摆磁铁引出的x光强度和能量相比，强度差距在一个数 量级以上，曝光时间长就成为弯铁光源用于LICA技术深度光刻研究最为突出的问题和困难。弯铁引 出的X光强度和能量是无法改变的，为了减少曝光时闯，唯有提高光刻胶的灵敏度才能够降低曝光时 间。 LIGA技术深度光刻所涉及的环节比较多，有了良好的光源，还需要有曝光设备和相应的工艺技 术，曝光设备和曝光技术也是非常重要的一个环节，通过曝光设备和曝光技术的改进和提高，以及光 刻胶性能的改进等多方面的努力，最终取得了非常满意的研究结果，获得了许多实际的应用结果。 2光源性能 同步辐射X射线是储存环内高速运动的电子在其运行方向上所辐射出来的光子，x射线的强度 和能量与储存环内电子的能量和流强有关，对于已设计好的储存环而言，能量是很难改变的，电子束 一287— 2005年12月 第十三届全国电子束·离子柬·光子柬学术年会 湖南·长沙 流也受到很大的限制，提高起来很难。北京同步辐射所利用的储存环(jE京正负电子对撞机，简称 引出，也可以在储存环电子直线运动处所安装的插人件上引出，弯转磁铁引出的X射线在水平方向弯 转角度内是均匀分布的，一般在10毫弧度以上，而插入件上引出的X射线在水平方向很小角度内是 均匀分布的，一般不超过l毫弧度。储存环电子所辐射出的x射线需要经过同步辐射光束线传输到实 验站，光束线的长度一般在10—30米范围内，这样弯铁引出的x射线在实验站的水平光斑均匀尺寸不 会小于100毫米，而插人件的x射线水平均匀尺寸也就1-3厘米，满足不了实际应用的需要。 北京同步辐射LIGA技术深度光刻所使用光源的性能如图1所示，储存环能量2．2CeV．电子束流 光经镀铬反射镜的反射和25斗m厚铍窗的投射 后照射到掩模和硅片上，通过反射镜的垂直扫 描，在掩模和硅片处形成均匀的x射线光斑，X ， 射线光谱范围l—1．6KeV，总功率130mW。图1 的实曲线为3w1束线扭摆磁铁引出的同步辐射 x光，x射线光经过2501tin厚铍窗后直接照射吖 到掩模和硅片上，通过样品台的垂直扫描，在掩 9卫{邑■。￡ 模和硅片上形成均匀的光斑，X射线光