基于整形X射线移动曝光的微台阶加工装置及方法与流程

本发明属于半导体集成电路制造技术领域，更具体地，涉及一种基于整形x射线移动曝光的微台阶加工装置及方法。

背景技术：

微细加工主要是指半导体集成电路制造技术。半导体集成电路(英文名：semiconductorintegratedcircuit)，是指在一个半导体衬底上至少有一个电路块的半导体集成电路装置。半导体集成电路是将晶体管，二极管等等有源元件和电阻器，电容器等无源元件，按照一定的电路互联，“集成”在一块半导体单晶片上，从而完成特定的电路或者系统功能。

经过对现有技术的文献检索发现，mitsuhirohorade等在《microsysttechnol》2013年第19期的351-356页发表的“fabricationof3-dptfemicrostructuresutilisingchangeofetchingratewithrespecttoexposuretime”，该文提到了一种采用pct曝光和对ptfe的加工方法，其所需加工的结构和掩膜版相关，价格昂贵，制作时间长，易破损。

技术实现要素：

对现有的技术不足，本发明提出一种基于整形x射线移动曝光的微台阶加工装置及方法，相对于已有技术，本发明采用新的高精度移动平台和自动化的曝光系统，用x射线通过掩膜版对pmma光刻胶板进行整形。使用新的加工法通过控制整形x射线照射到光刻胶的时间，获得不同的曝光剂量，从而获得不同深度的台阶式结构。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

基于整形x射线移动曝光的微台阶加工装置，它包括同步辐射光光源、掩膜版、pmma光刻胶板、移动工作台和曝光腔，所述掩膜版、pmma光刻胶板、移动工作台设置在曝光腔内，pmma光刻胶板固定设置在移动工作台上，掩膜版位于pmma光刻胶板前方，所述同步辐射光光源位于曝光腔外，且设置在掩膜版前方，所述掩膜版上设有小孔，所述同步辐射光光源发射的x射线进入曝光腔区域，通过掩膜版上的小孔，得到整形好的x射线，对移动工作台的上pmma光刻胶板进行曝光。

本技术方案进一步的优化，所述同步辐射光光源采用日本立命馆大学能量为575mev的同步辐射光源aurora第五号x射线束。

本技术方案进一步的优化，所述掩膜版上的小孔为正方形。

本技术方案更进一步的优化，所述掩膜版上正方形小孔尺寸为50微米x50微米。

本技术方案进一步的优化，所述掩膜版为金属板。

本技术方案进一步的优化，所述曝光腔中冲入氦气。

一种基于上述技术方案的微台阶加工方法，

同步辐射光光源、掩膜版和pmma光刻胶板初始位置位于同一水平线上，同步辐射光光源发射x射线，进入曝光腔内，x射线通过掩膜版上的照射到pmma光刻胶板上；

利用x射线对pmma光刻胶板进行时长为t1的曝光，然后放置有pmma光刻胶的移动工作台移动，进行时长为t2的曝光，移动工作台再移动，进行时长为t3的曝光，以此类推，直到获得所需结构。

本技术方案进一步的优化，所述曝光时间和移动平台的移动距离如下：

利用x射线对pmma光刻胶板进行时长为t的曝光，然后放置有pmma光刻胶的移动工作台向下移动距离为50微米，进行时长为2t的曝光，移动工作台再向下移动距离为50微米，进行时长为3t的曝光，以此类推，直到获得所需结构。

区别于现有技术，上述技术方案采用掩膜版上小孔对x射线进行整形，不同形状和尺寸的小孔，得到不同的x射线，整形过的x射线照射到pmma光刻胶板上，对照射区域进行曝光，有效地控制了曝光区域和曝光形状。pmma光刻胶板固定在移动工作台上，随着移动工作台的移动而移动，从而实现对pmma光刻胶板不同区域进行曝光。pmma光刻胶板在不同位置得到不同的曝光剂量，显影后就得到不同深度的台阶式结构。

附图说明

图1为微台阶加工装置侧视图；

图2为微台阶加工原理图。

附图标记说明：

1、同步辐射光光源1，

2、掩膜版，

3、pmma光刻胶板，

4、移动工作台，

5、曝光腔。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

基于整形x射线移动曝光的微台阶加工装置，它包括同步辐射光光源、掩膜版、pmma光刻胶板、移动工作台和曝光腔，所述掩膜版、pmma光刻胶板、移动工作台设置在曝光腔内，pmma光刻胶板固定设置在移动工作台上，掩膜版位于pmma光刻胶板前方，所述同步辐射光光源位于曝光腔外，且设置在掩膜版前方，所述掩膜版上设有小孔，所述同步辐射光光源发射的x射线进入曝光腔区域，通过掩膜版上的小孔，得到整形好的x射线，对移动工作台的上pmma光刻胶板进行曝光。

请参阅图1所示，本发明优选一实施例，如图1所示，为微台阶加工装置侧视图，基于整形x射线移动曝光的微台阶加工装置包括同步辐射光光源1、中心含正方形透光区域的掩膜版2、pmma光刻胶板3、移动工作台4和曝光腔5，以上这些部件依次排列。其中，同步辐射光光源1首先穿过到掩膜版2的正方形透光区域，照射到pmma光刻胶板3上，pmma光刻胶板3固定安装在移动工作台4上面。掩膜版2、pmma加工件3、移动工作台4均放置于曝光腔5中，各结构初始中心位置位于一条水平直线上。

如图2所示，为微台阶加工原理图，同步辐射光光源1发射x射线，进入曝光腔5区域，通过掩膜版2中心的正方形透光区域，得到整形好的x射线，对后方的pmma光刻胶板3进行单位时间t的曝光，然后放置有pmma光刻胶3的移动工作台4移动，进行2倍时间(2t)的曝光；再移动工作台4位置，进行3倍时间(3t)的曝光；继续移动工作台4位置，进行4倍时间(4t)的曝光。以此类推，直至获得所需的台阶式结构。

该实施例中，同步辐射光光源1采用了日本立命馆大学能量为575mev的同步辐射光源aurora第五号x射线束，该x射线束的波长范围是0.15-0.95nm。

该实施例中，掩膜版2为带有中心区域为50微米x50微米的透光正方形小孔的30mm*30mm*1mm(长x宽x厚)的正方形钢板。本领域技术人员可知，掩膜版不仅可以采用钢板，还可采用其他金属材料制成。

本发明提出一种基于上述技术方案的微台阶加工方法，

同步辐射光光源、掩膜版和pmma光刻胶板初始位置位于同一水平线上，同步辐射光光源发射x射线，进入曝光腔内，x射线通过掩膜版上的照射到pmma光刻胶板上；

利用x射线对pmma光刻胶板进行时长为t1的曝光，然后放置有pmma光刻胶的移动工作台移动，进行时长为t2的曝光，移动工作台再移动，进行时长为t3的曝光，以此类推，直到获得所需结构。

本发明优选一实施例，上述三维加工的微台阶加工方法：

1.在曝光腔5中充入氦气，将pmma光刻胶板3固定于移动工作台4中央，x射线透过掩膜版2的正方形透光小孔，照射到pmma光刻胶板3上面。pmma加工件3放置在移动工作台4正前方，使三者初始位置位于水平同一条直线上。

2.利用x射线对pmma光刻胶板3进行1分钟的曝光，然后放置有pmma光刻胶的移动工作台向下移动50微米，进行2分钟的曝光，移动工作台再向下移动50微米，进行3分钟的x射线曝光，以此类推，在不同位置得到不同的曝光剂量，显影后就得到不同深度的台阶式结构。

3.循环上述过程，直至获得所需结构。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。

尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之内。