上海应用物理所X射线干涉光刻线站简介-上海光源

上海应用物理所

X射线干涉光刻线站简介

X射线干涉光刻分支线站（XIL）

1科学目标

该分支线为软X射线谱学显微线站的分支，光源为可调偏振EPU波荡器，分支线特点为高度的空间相干与高度的时间相干（高能量分辨），目前由上海应用物理研究所出资建造，计划于2009年3年完成。

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，是一种新型的先进微纳加工技术，可以开展几十甚至几个纳米尺度的微纳加工。以瑞士光源(SLS)的XIL线站为例，目前使用Calixarene作为光刻胶的模板，条纹线宽已达到12.5nm。它能够制造大面积(~mm2)高密度周期性结构，尤其是sub-50nm的周期性纳米结构的制作上有其独特的优势。与同样具有纳米加工能力的电子束直写刻蚀和原子力显微镜等其它刻蚀手段相比，它还具有可实用化的投片率。而这样的周期性结构可以用于磁点阵、纳米光学器件（如UV波段起偏器、光子晶体等）、自组织导向模板（如胶体、共聚物、量子点阵的自组织生长），量子点阵、X射线显微用波带片、纳米嫁接等领域。这些应用领域都是当前科学技术发展的前沿。

另外，目前在集成电路制造业，投射式EUV光刻技术已经发展起来，预计在2011年左右可以突破线宽32nm的极限。EUV波段的光刻胶研究成为现时第一位的问题。XIL可以提供20nm以下线宽的检测、表征能力，可以成为EUV 波段光刻胶研究的重要检测工具，目前已得到产业界的广泛关注。

从技术待点上说，XIL所用的曝光掩模的制备比其它X射线光刻简单；而且它在光刻过程中可以使用已经发展成熟的光刻胶，这些绝缘聚合物材料在XIL 过程中也没有在其它刻蚀过程中的电荷负效应。XIL需要高亮度相干X射线光源，这正是第三代同步辐射装置的优势所在，它的应用也拓宽了第三代同步辐射光源的应用领域。

上海光源X射线干涉光刻实验线站是利用上海光源现有的高亮度相干X射线，从软X射线扫描显微光束线（STXM）波荡器中引出一条分支光束线，建设X 射线干涉光刻实验站。同时，该束线可以提供高能量分辨的光束线，可以为其他高分辨谱学的研究提供束线，如相干散射、光电子显微（PEEM）、磁圆二色等。

2线站主要性能指标

主要参数设计目标

插入件光源EPU (同STXM）

光子能量范围 70-250eV

能量分辨率 ~ 10000

最小刻线宽度25nm

相干照明光班大小5mm×5mm

能量密度~10mW/cm2

3线站主要性能指标

实验站配置

z超净间（1000级）

z曝光腔（内含掩膜调整平台，晶圆/样品调整平台，探测器平台，软X射线CCD一台，光电二极管及其凋整平台）

z工作站一台

z工控机一台

z甩胶机

z烘烤机

z显影设备

4基本实验方法

衍射型X射线光刻

相干散射

高分辨率谱学研究

5实验站应用例

z纳米磁点阵研究

z纳米光学器件（如UV波段起偏器、光子晶体等）

z自组织导向模板（如胶体、共聚物、量子点、细胞的自组织生长）

z X射线显微用波带片

z EUV波段光刻胶的研究