RU2721172C1 - Method of manufacturing self-bearing x-ray lithography mask - Google Patents
Method of manufacturing self-bearing x-ray lithography mask Download PDFInfo
- Publication number
- RU2721172C1 RU2721172C1 RU2019111572A RU2019111572A RU2721172C1 RU 2721172 C1 RU2721172 C1 RU 2721172C1 RU 2019111572 A RU2019111572 A RU 2019111572A RU 2019111572 A RU2019111572 A RU 2019111572A RU 2721172 C1 RU2721172 C1 RU 2721172C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- foil
- metal
- ray
- etching
- plasma
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
Abstract
Description
Известны различные конструкции рентгеношаблонов, содержащих, как правило, выполненный из тяжелого (с большим атомным номером) металла маскирующий рентгенопоглощающий слой, крепящийся силами адгезии к тонкой несущей мембране, представляющую собой органическую или неорганическую пленку, фиксирующуюся на опорном кольце. Заявляемое изобретение относится к способу изготовления самонесущего, перфорированного (т.е. со сквозными отверстиями) рентгеношаблона, который не содержит несущей мембраны, а его маскирующий рентгенопоглощающий слой, представляет собой сетчатую металлическую структуру, крепящуюся (фиксирующуюся) на опорном кольце.Various designs of x-ray templates are known, containing, as a rule, a masking x-ray absorbing layer made of heavy (with a large atomic number) metal, which is fastened by adhesion forces to a thin supporting membrane, which is an organic or inorganic film that is fixed on the support ring. The claimed invention relates to a method for manufacturing a self-supporting, perforated (i.e. through holes) X-ray template that does not contain a supporting membrane, and its masking X-ray absorbing layer, is a mesh metal structure that is attached (fixed) to the support ring.
В качестве аналога выбран способ изготовления рентгеношаблона [описанный в патенте РФ на изобретение №2469369 автор: Генцелев А.Н. - Рентгенолитографический шаблон и способ его изготовления. Опубл. 10.12.2012 г., Бюл. №34, С. 430].As an analogue, a method for manufacturing an X-ray template was selected [described in RF patent for the invention No. 2469369 author: Gancelev A.N. - X-ray lithographic template and method of its manufacture. Publ. 12/10/2012, bull. No. 34, S. 430].
Способ-аналог изготовления рентгеношаблона содержит следующие операции:An analogous method of manufacturing an x-ray template contains the following operations:
изготовление исходной электропроводящей (или содержащей электропроводящий поверхностный слой) составной подложки, состоящей из двух выполненных из разных материалов деталей: опорного кольца и внутреннего диска; the manufacture of the initial electrically conductive (or containing an electrically conductive surface layer) composite substrate, consisting of two parts made of different materials: a support ring and an inner disk;
формирования резистивной маски на рабочей поверхности исходной подложки; forming a resistive mask on the working surface of the original substrate;
электроосаждение через резистивную маску металлического маскирующего рентгенопоглощающего слоя; electrodeposition through a resistive mask of a metal masking X-ray absorbing layer;
удаления селективным травлением остатков резистивной маски; removal by selective etching of residues of the resistive mask;
удаление селективным травлением внутреннего диска. removal by selective etching of the inner disk.
На фиг. 1 изображена схема, иллюстрирующая способ-аналог изготовления рентгеношаблона, где металлический самонесущий маскирующий рентгенопоглощающий слой 1 сформирован на рабочей поверхности составной металлической подложки, состоящей из внутреннего диска 2 и кольца 3, выполненных из различных металлов. Диск 2 удаляется на последнем этапе изготовления шаблона селективным травлением, вследствие чего маскирующий рентгенопоглощающий слой 1 остается закрепленным своими краями к кольцу 3, которое становится опорным кольцом рентгеношаблона.In FIG. 1 is a diagram illustrating an analogous method of manufacturing an X-ray template, where a metal self-supporting masking
Данная конструкция рентгеношаблона характеризуется сравнительно высокой прочностью гальванически выращенного маскирующего рентгенопоглощающего слоя вследствие чего он может находиться в непосредственном контакте с облучаемым рентгеновским излучением образцом или резистивным слоем, что позволяет существенно снизить вклад дифракции экспонирующего излучения в итоговое литографическое разрешение.This design of the X-ray pattern is characterized by a relatively high strength of the galvanically grown masking X-ray absorbing layer, as a result of which it can be in direct contact with the sample or the resistive layer irradiated with X-ray radiation, which can significantly reduce the contribution of the exposure radiation diffraction to the final lithographic resolution.
К недостаткам способа-аналога можно отнести следующую проблему, состоящую в том, что данным способом изготовить высококонтрастный (с контрастностью ≥100) рент-геношаблон для спектрального диапазона экспонирующего излучения с длиной волны λ≈=0,5÷3 Å достаточно проблематично по причине того, что электролиты, содержащие тяжелые драгоценные металлы (типа Pt, Au) или редкие металлы (Re, Os, Ir), достаточно дороги, а гальванопластика тяжелых недрагоценных металлов (типа Hf, W, Та и др.) производится [как показано в работах: Stern K.Н., Stenly Т., Gadomsky S.T. Electrodeposition of tungsten powders from mineral-salt electrolyte // Journal of Electrochemical Society, 1983. V. 130, №2. P. 300-305; Константинов В.И. Электролитическое получение тантала, ниобия и их сплавов. М.: Металлургия, 1977. 240 с.] из расплавов солей при температурах ≥750°С, при которых разрушается резистная маска. Нужная степень контрастности может быть достигнута при формировании маскирующего рентгенопоглощающего слоя из металлов серебра (Ag) или меди (Cu) из водных растворов их солей через толстую (толщиной ≥70 мкм) резистную маску. Известно, что такая маска может быть сформирована посредством трафаретной рентгеновской или рентгенолучевой литографий, однако, это достаточно сложные и трудоемкие технологии.The disadvantages of the analogue method include the following problem, which means that using this method to produce a high-contrast (with contrast ≥100) X-ray pattern for the spectral range of the exposure radiation with a wavelength of λ≈ = 0.5 ÷ 3 Å is rather problematic due to that electrolytes containing heavy precious metals (such as Pt, Au) or rare metals (Re, Os, Ir) are quite expensive, and electroplating of heavy base metals (such as Hf, W, Ta, etc.) is performed [as shown in : Stern K.N., Stenly T., Gadomsky ST Electrodeposition of tungsten powders from mineral-salt electrolyte // Journal of Electrochemical Society, 1983. V. 130, No. 2. P. 300-305; Konstantinov V.I. Electrolytic production of tantalum, niobium and their alloys. M .: Metallurgy, 1977. 240 pp.] From molten salts at temperatures ≥750 ° C, at which the resistive mask is destroyed. The desired degree of contrast can be achieved by forming a masking X-ray absorbing layer of silver (Ag) or copper (Cu) metals from aqueous solutions of their salts through a thick (thickness ≥70 μm) resistive mask. It is known that such a mask can be formed by screen X-ray or X-ray lithography, however, these are quite complex and time-consuming technologies.
Кроме того, скорость гальванического осаждения металлов через резистивную маску существенно зависит от величины аспектного отношения осаждаемого элемента (т.е. от отношения толщины резистивной маски к наименьшему из размеров окна в ней) и скорость осаждения тем меньше, чем большим аспектным отношением он характеризуется (т.е. на самых высокоаспектных участках будет наименьшая скорость осаждения). В результате толщина осажденного металла в узких «канавках» будет меньше, чем на участках с большей шириной. Наличие данной зависимости приведет к «разнотолщинности» осаждаемого маскирующего слоя шаблона, а, следовательно, и к разным значениям контрастности различных его участков, что может нежелательным образом сказаться на качестве рентгенолитографии, проводимой с применением данного шаблона.In addition, the rate of galvanic deposition of metals through a resistive mask substantially depends on the aspect ratio of the deposited element (i.e., on the ratio of the thickness of the resistive mask to the smallest window size in it) and the deposition rate is lower, the higher the aspect ratio it is characterized by (t .e. in the highest aspect areas there will be the lowest deposition rate). As a result, the thickness of the deposited metal in narrow "grooves" will be less than in areas with a larger width. The presence of this dependence will lead to a “thickness difference” of the deposited masking layer of the template, and, consequently, to different contrast values of its various sections, which may undesirably affect the quality of X-ray lithography performed using this template.
В качестве прототипа выбран способ изготовления рентгеношаблона [описанный в работах: Кузнецов С.А., Генцелев А.Н., Баев С.Г. Реализация фильтров высоких частот субтерагерцового диапазона с использованием высокоаспектных полимерных структур // Автометрия, 2017, №1, С. 107-116.; Генцелев А.Н., Кузнецов С.А., Баев С.Г., Гольденберг Б.Г., Лоншаков Е.А. Создание квазиоптических селективных элементов терагерцового диапазона в виде псевдометаллических структур посредством глубокой рентгеновской литографии // Поверхность. Рентген., синхротрон, и нейтрон, исслед., 2017, №7, С. 32-42], в котором отсутствуют недостатки присущие способу-аналогу. В способе-прототипе предлагается изготавливать ренттеношаблон путем механической фиксации промышленно-выпускаемой фольги между двумя металлическими кольцами (рамками), а рентгенопоглощающую структуру в ней (в фольге) формировать путем перфорации (создания сквозных отверстий) посредством лазерной резки. Такой способ существенно упрощает технологию изготовления рентгеношаблона (уменьшает количество операций) и обеспечивает равную толщину всех участков маскирующего рентгенопоглощающего слоя.As a prototype, a method for manufacturing an X-ray template [described in the works: Kuznetsov S.A., Gentselev A.N., Baev S.G. The implementation of high-frequency filters of the subterahertz range using high-aspect polymer structures // Avtometriya, 2017, No. 1, P. 107-116 .; Gentselev A.N., Kuznetsov S.A., Baev S.G., Goldenberg B.G., Lonshakov E.A. Creation of quasi-optical selective elements of the terahertz range in the form of pseudo-metal structures by means of deep x-ray lithography // Surface. X-ray., Synchrotron, and neutron, Issled., 2017, No. 7, P. 32-42], in which there are no disadvantages inherent in the analogue method. In the prototype method, it is proposed to produce an X-ray pattern by mechanically fixing an industrially produced foil between two metal rings (frames), and to form an X-ray absorbing structure in it (in the foil) by perforation (creating through holes) by laser cutting. This method greatly simplifies the manufacturing technology of the x-ray template (reduces the number of operations) and provides an equal thickness of all sections of the masking x-ray absorbing layer.
Процесс перфорации фольги посредством лазерной резки (т.е. создание в ней при помощи лазера сквозных отверстий соответствующей топологии) иллюстрируется упрощенной схемой представленной на фиг. 2, где изображена (выполняющая в конечном изделии роль маскирующего слоя) перфорированная металлическая фольга 4, механически жестко зафиксированная в (состоящем из двух металлических колец) опорном кольце 3, крепящемся на установочном шестикоординатном столе 5. Излучение от мощного коротко-импульсного лазера 6, прошедшее через управляющий затвор 7, фокусируется оптической системой 8 в рабочую плоскость установки лазерной резки. Контроль за процессом формирования сквозных отверстий ведется при помощи системы видеонаблюдения 9, включающий в себя устройство измерения геометрии сфокусированного лазерного пятна. Все процессы полностью автоматизированы и управляются компьютером. Информация от устройства измерения геометрии сфокусированного лазерного пятна анализируется компьютером (на схеме не показан), который вырабатывает управляющие сигналы для затвора 7, подвижек стола 5 и подвижек, перемещающих элементы фокусирующей оптической системы 8. В обеспечение наглядности пропорции размеров основных элементов не соблюдены.The process of perforating a foil by laser cutting (i.e., creating through holes of an appropriate topology in it using a laser) is illustrated by the simplified diagram shown in FIG. 2, where a
Таким образом, способ-прототип изготовления рентгеношаблона характеризуется простотой и выглядит следующим образом: фиксируют в специальном опорном кольце промышленно-вьшускаемую металлическую фольгу и формируют методом лазерной резки топологию рентгенопоглощающей структуры.Thus, the prototype method of manufacturing an X-ray template is characterized by simplicity and is as follows: an industrial-releasable metal foil is fixed in a special support ring and the topology of the X-ray absorbing structure is formed by laser cutting.
При помощи способа-прототипа получаются достаточно качественные рентгеношаблоны из фольги толщиной не более 50 мкм со сравнительно низкой шероховатостью края резки (на уровне ±2÷3 мкм), но минимальная ширина элементов маскирующего рентгенопоглощающего слоя составляет около 50 мкм. Уменьшение ширины элементов приводит в ряде случаев к их расплавлению и это особенно проявляется при резке фольг тугоплавких металлов, использование которых позволяет существенно повысить контрастность ренттеношаблонов. Возможным решением данной проблемы может быть переход на использование лазеров с фемтосекундной продолжительностью импульса, но это отдельная и достаточно нетривиальная задача, ждущая своего решения в будущем.Using the prototype method, fairly high-quality x-ray templates are obtained from foil with a thickness of not more than 50 μm with a relatively low roughness of the cutting edge (at the level of ± 2 ÷ 3 μm), but the minimum width of the elements of the masking X-ray absorbing layer is about 50 μm. Reducing the width of the elements leads in some cases to their melting, and this is especially evident when cutting foils of refractory metals, the use of which can significantly increase the contrast of X-ray patterns. A possible solution to this problem may be the transition to the use of lasers with a femtosecond pulse duration, but this is a separate and rather non-trivial task waiting to be solved in the future.
С целью обеспечения изготовления из фольг тяжелых металлов - тантала (Та) или вольфрама (W) самонесущиего, перфорированного рентгеношаблона предлагается новый способ его формирования, состоящий из следующей последовательности операций:In order to ensure the manufacture of heavy metal foils - tantalum (Ta) or tungsten (W), a self-supporting, perforated X-ray template, a new method for its formation is proposed, consisting of the following sequence of operations:
1. Формирование посредством известных литографических приемов на поверхности фольги защитной маски из металла с существенно более низкой скоростью травления, чем металл фольги (в соответствующей плазме), например, из алюминия, при этом толщина маски должна обеспечивать сквозное плазмохимическое травление фольги через нее;1. The formation by means of known lithographic techniques on the surface of the foil of a protective mask of metal with a significantly lower etching rate than the metal of the foil (in the corresponding plasma), for example, of aluminum, while the thickness of the mask should provide a through plasma-chemical etching of the foil through it;
2. Фиксация фольги посредством резиста на металлической шайбе с плоскопараллельными шлифованными поверхностями;2. Fixation of the foil by means of a resist on a metal washer with plane-parallel polished surfaces;
3. Проведение сквозного плазмохимического травления фольги через защитную маску.3. Conducting through plasma-chemical etching of the foil through a protective mask.
4. Освобождение перфорированной фольги путем растворения резиста;4. The release of perforated foil by dissolving the resist;
5. Фиксация фольги в опорном кольце, например, с использованием для ее принудительного распрямления двух деталей со шлифованными поверхностями: подкладки и груза.5. Fixation of the foil in the support ring, for example, using for its straightening two parts with polished surfaces: lining and cargo.
Пример конкретного исполнения.An example of a specific implementation.
Описываются два варианта изготовления самонесущего рентгеношаблона, маскирующий рентгенопоглощающий слой которого представляет собой закрепленную в опорном кольце перфорированную металлическую фольгу, выполненную из вольфрама (W) или тантала (Та). Различие вариантов в режимах плазмохимического травления соответствующего металла. Далее приведена уже оптимизированная (с предварительным принудительным распрямлением фольги и ее приклейкой на резист к металлической шайбе, с проведением циклического режима травления, а также принудительным распрямлением фольги при ее фиксации в опорном кольце) последовательность операций изготовления такого шаблона:Two manufacturing methods of a self-supporting X-ray template are described, the masking X-ray absorption layer of which is a perforated metal foil fixed in a support ring made of tungsten (W) or tantalum (Ta). The difference of options in the plasma-chemical etching modes of the corresponding metal. The following is an already optimized (with preliminary forced straightening of the foil and its gluing on a resist to a metal washer, with a cyclic etching mode, as well as forced straightening of the foil when it is fixed in the support ring), the sequence of operations for manufacturing such a template:
1. Из металлической фольги толщиной ~30 мкм вырезают круг нужного диаметра, производят очистку его рабочей поверхности и на нее после предварительного прогрева до температуры ~500°С в вакуумной камере производят магнетронное напыление тонкого слоя алюминия, толщиной ~1÷1,5 мкм.1. A circle of the desired diameter is cut out of a metal foil with a thickness of ~ 30 μm, its working surface is cleaned and, after preliminary heating to a temperature of ~ 500 ° C, magnetron sputtering of a thin layer of aluminum with a thickness of ~ 1 ÷ 1.5 μm is performed in a vacuum chamber.
2. Формируют известными литографическими способами на одной из поверхностей фольги защитную маску из алюминия с соответствующей топологией, например, путем жидкостного травления слоя алюминия через резистивную маску, сформированную посредством фотолитографии.2. Form a protective mask of aluminum with the appropriate topology, for example, by liquid etching a layer of aluminum through a resistive mask formed by photolithography, using known lithographic methods on one of the surfaces of the foil.
3. Фиксируют фольгу для улучшения теплоотвода (к охлаждаемому столику) посредством резиста на металлической шайбе (с плоскопараллельными шлифованными поверхностями и сквозными отверстиями для оттока избыточного резиста, выполненную из метала с высокой теплопроводностью, например, меди или алюминия, см. фиг. 3), поскольку исходная фольга, как правило, не является плоской, а имеет изогнутую поверхность, что обусловлено технологией ее изготовления (намоткой фольги на валки).3. Fix the foil to improve heat dissipation (to the cooled table) by means of a resist on a metal washer (with plane-parallel polished surfaces and through holes for the outflow of excess resist, made of metal with high thermal conductivity, for example, copper or aluminum, see Fig. 3), since the initial foil, as a rule, is not flat, but has a curved surface, which is due to the technology of its manufacture (winding the foil on the rolls).
4. Производят сквозное плазмохимическое травление фольги через сформированную на ее рабочей поверхности защитную маску (см. фиг. 4).4. Produce through plasma-chemical etching of the foil through the protective mask formed on its working surface (see Fig. 4).
5. Освобождают перфорированную фольгу путем растворения связующего резиста от металлической шайбы;5. Release the perforated foil by dissolving the binder resist from the metal washer;
6. Фиксируют перфорированную фольгу в опорном кольце, например, зажимая ее между двумя шлифованными половинками опорного кольца (см. фиг. 5), используя при этом две детали со шлифованными поверхностями: подкладку и груз.6. Fix the perforated foil in the support ring, for example, pinching it between two polished halves of the support ring (see Fig. 5), using two parts with polished surfaces: lining and load.
Операции плазмохимического травления производят, например, на установке Plasmalab 80 Plus с источником индуктивно-связанной плазмы (ICP), применяя циклический режим с чередованием операций травления и охлаждения таким образом, чтобы температура столика в начале каждого очередного цикла составляла ~5°С.Plasma-chemical etching operations are performed, for example, on a Plasmalab 80 Plus installation with an inductively coupled plasma (ICP) source, using a cyclic mode with alternating etching and cooling operations so that the temperature of the stage at the beginning of each successive cycle is ~ 5 ° C.
Режим травления вольфрамовой фольги: давление р=8 мТорр, скорости подачи газов: BCl3 - 10 см3/мин, Ar - 20 см3/мин; подводимые мощности: RF=100 Вт, ICP=600 Вт, скорость травления вольфрама ~0,35 мкм/цикл (цикл: травление - 1 мин, охлаждение - 2 мин).The etching mode of tungsten foil: pressure p = 8 mTorr, gas feed rates: BCl 3 - 10 cm 3 / min, Ar - 20 cm 3 / min; input powers: RF = 100 W, ICP = 600 W, tungsten etching rate ~ 0.35 μm / cycle (cycle: etching - 1 min, cooling - 2 min).
Режим травления танталовой фольги: р=10 мТорр, скорости подачи газов: NF3 - 30 см3/мин, Ar - 10 см3/мин; подводимые мощности: RF=100 Вт, ICP=600 Вт, скорость травления тантала ~2 мкм/цикл (цикл: травление - 1 мин, охлаждение - 3 мин).Tantalum foil etching mode: p = 10 mTorr, gas feed rates: NF 3 - 30 cm 3 / min, Ar - 10 cm 3 / min; input powers: RF = 100 W, ICP = 600 W, tantalum etching rate ~ 2 μm / cycle (cycle: etching - 1 min, cooling - 3 min).
Поскольку во время травления к образцу подводится значительная мощность (~700 Вт), то он греется и соответственно поднимается температура столика, контролируемая датчиком. На стадии охлаждения она снижается до ~ Т=5°С и эта температура является исходной для старта нового цикла. Отвод тепла от образца (т.е. его охлаждение) происходит двумя путями: через теплоотвод к охлаждаемому столику (с которым образец имеет механический контакт) и через процессы теплопереноса в среде газа аргона (на стадии охлаждения поток активных газов перекрывается и существенно увеличивается поток аргона до 50 см3/мин).Since considerable power (~ 700 W) is supplied to the sample during etching, it heats up and the temperature of the table, controlled by the sensor, rises accordingly. At the cooling stage, it decreases to ~ T = 5 ° C and this temperature is the starting point for the start of a new cycle. Heat removal from the sample (i.e., its cooling) occurs in two ways: through the heat sink to the cooled stage (with which the sample has mechanical contact) and through heat transfer processes in the argon gas medium (at the cooling stage, the active gas flow is blocked and the argon flow increases significantly up to 50 cm 3 / min).
Следует отметить, что пред проведением плазмохимического травления фольга обязательно должна быть распрямлена и зафиксирована на металлической шайбе, выполненной из метала с хорошей теплопроводностью. В противном случае будет возникать неоднородность ее травления из-за неоднородного распределения температуры на ее обращенной к плазме поверхности, в силу различия локальных условий ее охлаждения, что будет иметь место в случае, если изначально неплоская фольга размещается на охлаждаемом столике установки. Прижатие фольги, например, металлическим кольцом по периферии не всегда приводит к нужному эффекту, поскольку диафрагмирует падающий на фольгу пучок ионов, из-за чего разные участки фольги находятся в различных термодинамических условиях, что приводит к ее короблению.It should be noted that prior to plasma-chemical etching, the foil must be straightened and fixed on a metal washer made of metal with good thermal conductivity. Otherwise, inhomogeneity of its etching will occur due to the inhomogeneous temperature distribution on its surface facing the plasma, due to the difference in the local conditions for its cooling, which will occur if the initially non-planar foil is placed on the cooled stage of the installation. Pressing the foil, for example, with a metal ring around the periphery, does not always lead to the desired effect, since the ion beam incident on the foil diaphragms, due to which different parts of the foil are in different thermodynamic conditions, which leads to its warping.
Плазмохимическое травление можно вести и в постоянном непрерывном режиме с существенным снижением электрической мощности, идущей на создание и поддержание горения плазмы, а, следовательно, подводимой и «высаживаемой» на обрабатываемой фольге, однако, это может, в общем случае, приводить к нестабильности горения плазмы, а также к неоднородному травлению фольги так как в случае, если различные участки фольги, вследствие ее коробления, находятся в существенно разных термодинамических условиях, то по мере продолжительности воздействия пучка химически активных ионов на фольгу эти различия не нивелируются, а наоборот возрастают (плохо охлаждаемые участки греются еще сильнее). Из общих соображений понятно, что если размер пучка меньше размера фольги, то она будет больше греться в месте воздействия пучка, что приведет к ее дополнительному короблению, вследствие температурных деформаций, и это в свою очередь ведет к потере непосредственного механического контакта с охлаждаемым столиком некоторых участков фольги, что является причиной еще большего их нагрева.Plasma-chemical etching can also be carried out in a continuous continuous mode with a significant decrease in the electric power used to create and maintain plasma combustion, and, therefore, supplied and “planted” on the processed foil, however, this can, in general, lead to instability of plasma burning as well as inhomogeneous etching of the foil, since if different sections of the foil, due to its warping, are in significantly different thermodynamic conditions, then as the exposure of the beam of chemically active ions to the foil lasts, these differences do not level out, but rather increase (poorly cooled areas are heated even more). From general considerations, it is clear that if the beam size is smaller than the size of the foil, then it will be warmer more in the place of the beam, which will lead to its additional warpage due to temperature deformations, and this in turn leads to the loss of direct mechanical contact with the cooled table in some areas foil, which is the reason for their even greater heating.
По указанным выше причинам предпочтительнее вести плазмохимическое травление фольги в циклическом режиме, что обеспечивает хорошую воспроизводимость процесса травления, поскольку каждый раз цикл травления стартует с одной и той же температуры охлаждаемого столика и соответственно образца (т.е. фольги, приклеенной на резист к шайбе) и таким образом все циклы травления будут происходить практически в одинаковых условиях. Кроме того, должны выполняться следующие условия: размер (диаметр) пучка ионов должен быть больше или равен размеру (диаметру) фольги, а сама фольга должна полностью размещаться на металлической шайбе, диаметр которой должен быть равен диаметру охлаждаемого столика, благодаря чему вся обрабатываемая фольга будет находиться в сравнительно одинаковых термодинамических условиях.For the above reasons, it is preferable to carry out plasma-chemical etching of the foil in a cyclic mode, which ensures good reproducibility of the etching process, since each time the etching cycle starts from the same temperature of the cooled table and, accordingly, of the sample (i.e., the foil adhered to the washer) and thus all etching cycles will occur under substantially the same conditions. In addition, the following conditions must be fulfilled: the size (diameter) of the ion beam must be greater than or equal to the size (diameter) of the foil, and the foil itself must be completely placed on a metal washer, the diameter of which must be equal to the diameter of the cooled table, so that the entire processed foil will be be in relatively identical thermodynamic conditions.
После окончания сквозного травления фольги, металлическая шайба с фольгой вынимаются из установки и помещаются в жидкость, растворяющую резист, связующий фольгу и металлическую шайбу. Затем перфорированная фольга промывается, сушится и размещается между двумя шлифованными поверхностями деталей (см. фиг 5): подкладки 15 (равной по высоте нижнему кольцу) и груза 16, после чего фиксируется в опорном кольце путем стяжки двух его половин посредством винтовых соединений.After the end of the etching of the foil, the metal washer with the foil is removed from the installation and placed in a liquid dissolving the resist, the bonding foil and the metal washer. Then, the perforated foil is washed, dried and placed between two polished surfaces of the parts (see Fig. 5): lining 15 (equal in height to the lower ring) and load 16, after which it is fixed in the support ring by tightening two of its halves by screw connections.
На фиг. 1 изображена схема, иллюстрирующая способ-аналог изготовления рентгеношаблона, где металлический самонесущий маскирующий рентгенопоглощающий слой 1 сформирован на рабочей поверхности составной металлической подложки, состоящей из внутреннего диска 2 (селективного удаляемого на одном из последних этапов изготовления шаблона) и кольца 3, которые выполнены из различных металлов.In FIG. 1 is a diagram illustrating an analogous method of manufacturing an X-ray template, where a metal self-supporting masking
На фиг. 2 приведено схема, иллюстрирующая способ-прототип, где изображена (выполняющая в конечном изделии роль маскирующего слоя) перфорированная металлическая фольга 4, механически жестко зафиксированная в опорном кольце 3 (состоящем из двух металлических колец), крепящемся на установочном шестикоординатном столе 5. Излучение от мощного коротко-импульсного лазера 6, прошедшее через управляющий затвор 7, фокусируется оптической системой 8 в рабочую плоскость установки лазерной резки. Контроль за процессом формирования сквозных отверстий ведется при помощи системы видеонаблюдения 9. Все процессы лазерной резки автоматизированы и управляются компьютером (на схеме не показан). В обеспечение наглядности пропорции размеров основных элементов не соблюдены.In FIG. 2 is a diagram illustrating the prototype method, which depicts (performing the role of a masking layer in the final product)
На фиг. 3 приведено схематическое изображение фиксации фольги 4 со сформированной на ее поверхности защитной металлической маской 10 для последующего плазмохимического травления. Фиксация производится посредством тонкого слоя резиста 11 к металлической шайбе 12 с плоскопараллельными шлифованными поверхностями, содержащей массив сквозных отверстий для оттока избытков резиста.In FIG. 3 is a schematic illustration of the fixation of the
На фиг. 4 схематично иллюстрируется процесс плазмохимического травления фольги в установке, где металлическая шайба 12 (с зафиксированной на ней посредством резиста 11 фольгой 4) размещается на охлаждаемом столике 13, после чего фольга 4 травится потоком химически активных ионов 14 через защитную маску 10.In FIG. 4 schematically illustrates the process of plasma-chemical etching of the foil in an installation where a metal washer 12 (with
На фиг. 5 приведена схема, иллюстрирующая процесс фиксации в опорном кольце 3, состоящем из двух половинок, перфорированной фольги (изображена черным цветом) с проведением ее предварительного принудительного распрямления, путем зажатия между двумя шлифованными поверхностями деталей: подкладки 15 (равной по высоте нижней половинке кольца) и груза 16.In FIG. 5 is a diagram illustrating the fixing process in the
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019111572A RU2721172C1 (en) | 2019-04-16 | 2019-04-16 | Method of manufacturing self-bearing x-ray lithography mask |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019111572A RU2721172C1 (en) | 2019-04-16 | 2019-04-16 | Method of manufacturing self-bearing x-ray lithography mask |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2721172C1 true RU2721172C1 (en) | 2020-05-18 |
Family
ID=70735292
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019111572A RU2721172C1 (en) | 2019-04-16 | 2019-04-16 | Method of manufacturing self-bearing x-ray lithography mask |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2721172C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2759387C1 (en) * | 2020-11-11 | 2021-11-12 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера Сибирского отделения Российской академии наук (ИЯФ СО РАН) | Method for producing a self-supporting x-ray mask |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7608367B1 (en) * | 2005-04-22 | 2009-10-27 | Sandia Corporation | Vitreous carbon mask substrate for X-ray lithography |
RU2469369C2 (en) * | 2010-07-28 | 2012-12-10 | Учреждение Российской академии наук Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера Сибирского отделения РАН (ИЯФ СО РАН) | X-ray lithographic template and method for production thereof |
US20130148788A1 (en) * | 2010-06-17 | 2013-06-13 | Juergen Mohr | Gratings for x-ray imaging, consisting of at least two materials |
RU2488910C1 (en) * | 2012-02-03 | 2013-07-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера Сибирского отделения РАН (ИЯФ СО РАН) | X-ray template and method for its manufacturing |
RU2546989C2 (en) * | 2013-08-01 | 2015-04-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера Сибирского отделения РАН (ИЯФ СО РАН) | X-ray mask and method of its fabrication |
-
2019
- 2019-04-16 RU RU2019111572A patent/RU2721172C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7608367B1 (en) * | 2005-04-22 | 2009-10-27 | Sandia Corporation | Vitreous carbon mask substrate for X-ray lithography |
US20130148788A1 (en) * | 2010-06-17 | 2013-06-13 | Juergen Mohr | Gratings for x-ray imaging, consisting of at least two materials |
RU2469369C2 (en) * | 2010-07-28 | 2012-12-10 | Учреждение Российской академии наук Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера Сибирского отделения РАН (ИЯФ СО РАН) | X-ray lithographic template and method for production thereof |
RU2488910C1 (en) * | 2012-02-03 | 2013-07-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера Сибирского отделения РАН (ИЯФ СО РАН) | X-ray template and method for its manufacturing |
RU2546989C2 (en) * | 2013-08-01 | 2015-04-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера Сибирского отделения РАН (ИЯФ СО РАН) | X-ray mask and method of its fabrication |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2759387C1 (en) * | 2020-11-11 | 2021-11-12 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера Сибирского отделения Российской академии наук (ИЯФ СО РАН) | Method for producing a self-supporting x-ray mask |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA1171381A (en) | Method for maskless chemical and electrochemical machining | |
JP2017055122A (en) | Method for forming structures in solar cell | |
US9153363B2 (en) | Light-transmitting metal electrode and process for production thereof | |
KR101220641B1 (en) | Manufacturing method for seamless mold | |
JP4465429B2 (en) | Laser processing method | |
CN111085773B (en) | Laser drilling device and method for metal film auxiliary brittle material | |
JP2020514070A (en) | Method for providing at least one void in a material by electromagnetic radiation and a subsequent etching process | |
RU2721172C1 (en) | Method of manufacturing self-bearing x-ray lithography mask | |
JP3299748B2 (en) | Method of manufacturing porous foil | |
CN111496384B (en) | Processing device and method for nanopore array on surface of brittle material | |
JPS6255931A (en) | Formation of metal silicide contact and sputtering apparatustherefor | |
US10297832B2 (en) | System and method for manufacturing a micropillar array | |
JP2013159498A (en) | Method for coating with coating material, and method for manufacturing fuel cell electrode | |
JP5550878B2 (en) | Processing method by laser irradiation | |
JPH0791661B2 (en) | Lithographic method using lasers to form electronic components | |
RU2759387C1 (en) | Method for producing a self-supporting x-ray mask | |
RU2421833C2 (en) | Metal mesh structure and method of making said structure | |
JP2000328289A (en) | Formation of electrodeposited film, formation of electrode and electrodeposited film forming device | |
RU2764017C1 (en) | Method for manufacturing self-supporting metal mesh structures for selection of electromagnetic emission | |
Zhang et al. | Single-step maskless nano-lithography on glass by femtosecond laser processing | |
JPH11256370A (en) | Silicon electrode plate for plasma etching having heat radiating property | |
Nammi et al. | Influence of pulsed Nd3+: YAG laser beam profile and wavelength on microscribing of copper and aluminum thin films | |
KR101558320B1 (en) | Method of patterning for transparent electrode | |
WO2021204482A1 (en) | Gas mixture control in optical amplifier system | |
Zhang et al. | Laser-MBE of nickel nanowires using AAO template: A new active substrate of surface enhanced Raman scattering |