一种同步辐射X射线大面积干涉光刻系统技术方案

本发明专利技术涉及一种同步辐射X射线大面积干涉光刻系统，其包括：依次排列的波荡器光源、多个反射聚焦镜、掩膜光栅、具有光阑孔的级选光阑、具有观察孔的样品台、铝膜以及CCD探测器。本发明专利技术通过在掩膜光栅与样品之间增设级选光阑，并通过CCD探测器确保掩膜光栅与级选光阑的位置对准，从而使级选光阑能够可靠遮挡经过掩膜光栅分束产生的0级光，避免该0级光照射到样品上，以使样品上产生的±1级衍射光相干区域的周围不存在0级光区域，由此即可通过移动样品台实现样品上的有效曝光区域的大面积拼接。同时本发明专利技术还通过采用反射聚焦镜以及铝膜对X射线进行滤波，从而使得CCD探测器能够清楚观察到掩膜光栅与级选光阑的相对位置，从而即可确保两者的对准精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种同步辐射X射线大面积干涉光刻系统。
技术介绍
X射线干涉光刻(XIL)是利用两束或多束相干X光束的干涉条纹对光刻胶进行曝光的新型先进微、纳加工技术，可以开展几十甚至十几个纳米周期的纳米结构加工，其原理如图1所示，掩模光栅I’把一束X射线分成多束相干光束，并在衬底2’上的光刻胶3’处产生干涉条纹，从而形成曝光图形。XIL技术适用于制备周期为10nm以下的大面积纳米周期结构(即曝光图形)，与其他光刻等方法相比，可以更可靠地获得大面积、高质量的亚50nm的高密度周期性纳米结构，在纳米电子学、微纳光学、纳米生物学、纳米器件与材料、光子晶体等研究领域有着广泛的应用。对于单次曝光而言，利用XIL技术得到的曝光图形面积与掩模光栅面积有关。若想得到小周期的纳米结构，那么掩模光栅的面积就会受到一定的限制，目前用于XIL制备小周期曝光图形的掩模光栅的面积最大为400 μπιΧ400 μπι，因此曝光图形面积最大即为400 μmX400 μm0与电子束曝光等技术相比，XIL单次曝光得到的图形面积已经很大了，但是对于某些研究领域而言却依然不够。以光子晶体为例，小周期大面积的光子晶体可以作为高效探测器广泛应用于高能物理、医学成像、辐射剂量、同步辐射硬X射线等领域。利用XIL技术虽然可以高质量地制备光子晶体，然而单次曝光得到的图形面积却远远不能满足作为探测器的应用需求，这就要将多个曝光区域拼接，以获得更大的曝光面积来满足实际应用的需求。另一方面，利用XIL技术制备的样品往往需要其他实验手段表征，用于测量的实验仪器也对样品尺寸有要求。以纳米磁学为例，样品克尔效应的测量一般利用变波长的克尔设备，但是目前的克尔设备的光斑直径通常不小于500 μ m，实验要求被测量区域直径必须大于等于500 μ m，以便光斑能容易地聚焦到图案区域，但利用XIL单次曝光所得的图案区域大小，远远不能满足技术需求，因此也需要对多个图案区域进行拼接以获得大面积而且均整的图案区域来满足测量仪器的要求。然而，由于目前XIL技术利用衍射光栅作为掩膜将光束分开，因此，如图2所示，在有效曝光区域(即± I级衍射光相干区域4’)四周会不可避免的存在O级(衍射)光区域5’，从而限制了有效曝光区域的大面积拼接。为此，目前需要研发一种能够形成大面积曝光图形的光刻系统，以满足使用需要。
技术实现思路
为了解决上述现有技术存在的问题，本专利技术旨在提供一种同步辐射X射线大面积干涉光刻系统，以实现曝光图形的大面积拼接。本专利技术所述的一种同步辐射X射线大面积干涉光刻系统，其包括:依次排列的波荡器光源、多个反射聚焦镜、掩膜光栅、具有光阑孔的级选光阑、具有观察孔的样品台、铝膜以及CXD探测器；其中，所述多个反射聚焦镜被配置为用于将所述波荡器光源发出的X射线滤波反射后传输至所述掩膜光栅；所述掩膜光栅被配置为用于对所述X射线进行分束，并产生O级光和±1级衍射光；所述级选光阑被配置为用于遮挡所述O级光并供所述±1级衍射光穿过所述光阑孔后照射在所述样品台上；所述CCD探测器被配置为用于观察通过所述观察孔并经过所述铝膜滤波的光束以监测所述级选光阑是否遮挡住所述O级光。在上述的同步辐射X射线大面积干涉光刻系统中，所述系统还包括与所述级选光阑连接的第一移动装置，其被配置为用于根据所述CCD探测器的观察结果移动所述级选光阑以使其遮挡住所述O级光。在上述的同步辐射X射线大面积干涉光刻系统中，所述系统还包括与所述样品台连接的第二移动装置，其被配置为用于移动所述样品台以使安装于其上的样品通过所述±1级衍射光形成干涉花纹。在上述的同步辐射X射线大面积干涉光刻系统中，所述掩膜光栅、级选光阑、样品台和铝膜设置在一真空腔体中，且所述CCD探测器部分位于所述真空腔体中。在上述的同步辐射X射线大面积干涉光刻系统中，所述反射聚焦镜的数量为2个。由于采用了上述的技术解决方案，本专利技术通过在掩膜光栅与样品之间增设级选光阑，并通过CCD探测器确保掩膜光栅与级选光阑的位置对准，从而使级选光阑能够可靠遮挡经过掩膜光栅分束产生的O级光，避免该O级光照射到样品上，以使样品上产生的±1级衍射光相干区域的周围不存在O级光区域，由此即可通过移动样品台实现样品上的有效曝光区域的大面积拼接。同时本专利技术还通过采用反射聚焦镜以及铝膜对X射线进行滤波，从而使得CCD探测器能够清楚观察到掩膜光栅与级选光阑的相对位置，从而即可确保两者的对准精度。【附图说明】图1是X射线干涉光刻原理示意图；图2是利用XIL技术获得的曝光图形的示意图；图3是本专利技术一种同步辐射X射线大面积干涉光刻系统的结构示意图；图4是不同波长光子在CXD探测器上的对应的模糊区域的示意图；图5是本专利技术中经过滤波后到达C⑶探测器上的光子能量范围的示意图。【具体实施方式】下面结合附图，给出本专利技术的较佳实施例，并予以详细描述。如图3所示，本专利技术，即一种同步辐射X射线大面积干涉光刻系统，其包括:依次排列的波荡器光源1、多个反射聚焦镜2 (在本实施例中，反射聚焦镜的数量为2个)、掩膜光栅3、具有光阑孔的级选光阑4、具有观察孔的样品台5、铝膜6以及CXD探测器7，还包括:与级选光阑4连接的第一移动装置(图中未示)以及与样品台5连接的第二移动装置(图中未示)；其中，多个反射聚焦镜2被配置为用于将波荡器光源I发出的X射线中的能量在1500eV以上的光子过滤后反射传输至掩膜光栅3 ;掩膜光栅3被配置为用于对照射在其上的X射线进行分束，并产生O级光和相互干涉的±1级衍射光；级选光阑4当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同步辐射X射线大面积干涉光刻系统，其特征在于，所述系统包括：依次排列的波荡器光源、多个反射聚焦镜、掩膜光栅、具有光阑孔的级选光阑、具有观察孔的样品台、铝膜以及CCD探测器；其中，所述多个反射聚焦镜被配置为用于将所述波荡器光源发出的X射线滤波反射后传输至所述掩膜光栅；所述掩膜光栅被配置为用于对所述X射线进行分束，并产生0级光和±1级衍射光；所述级选光阑被配置为用于遮挡所述0级光并供所述±1级衍射光穿过所述光阑孔后照射在所述样品台上；所述CCD探测器被配置为用于观察通过所述观察孔并经过所述铝膜滤波的光束以监测所述级选光阑是否遮挡住所述0级光。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：薛超凡，吴衍青，刘海岗，杨树敏，王连升，赵俊，邰仁忠，
申请(专利权)人：中国科学院上海应用物理研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31