X射線光刻（X-ray lithography）技術(shù)是電子工業(yè)中用于選擇性去除一部分薄膜的工藝。使用X射線將幾何圖形轉(zhuǎn)移光敏光刻膠上。然后進(jìn)行一系列化學(xué)處理，將產(chǎn)生的圖案雕刻到光刻膠下方的材料中。

X射線光刻技術(shù)最初是半導(dǎo)體工業(yè)的新一代光刻技術(shù)的候選者，并成功生產(chǎn)了許多微處理器。X射線具有短波長(zhǎng)（低于1 nm），克服了光刻的衍射極限，從而可以實(shí)現(xiàn)較小的特征尺寸。如果未對(duì)X射線源進(jìn)行準(zhǔn)直（collimated），例如使用同步加速器輻射（synchrotron radiation），則使用基本準(zhǔn)直鏡（elementarycollimating mirrors）或衍射透鏡（diffractive lenses）代替光學(xué)中使用的折射透鏡。

X射線是寬帶的（broadband），通常來自緊湊的同步加速器輻射源（compact synchrotron radiation source），可以快速曝光。深X射線光刻（DXRL）使用的波長(zhǎng)更短，僅為0.1 nm，并且使用改進(jìn)的程序（如LIGA工藝）來制造深而均勻的三維結(jié)構(gòu)。 掩膜板通常由金（gold）、鉭或鎢的化合物（compounds of tantalum or tungsten）構(gòu)成的X射線吸收劑在對(duì)X射線透明的膜上構(gòu)成，該膜通常由碳化硅或金剛石制成。

通過直接寫入電子束光刻（direct-write electron beam lithography，鏈接：MEMS制造技術(shù) - 電子束刻蝕（e-beam））將掩模上的圖案寫入到通過常規(guī)半導(dǎo)體工藝顯影的抗蝕劑上。可以拉伸薄膜以提高覆蓋精度（overlay accuracy）。



大多數(shù)X射線光刻是通過在模糊對(duì)比度線（the line of fuzzy contrast）上以圖像保真度（不需要放大）進(jìn)行復(fù)制。然而，隨著對(duì)高分辨率的日益增長(zhǎng)的需求，現(xiàn)在使用局部的“偏置放大率”（demagnification by bias）在所謂的“最佳點(diǎn)”（ "sweet spot"）上進(jìn)行X射線光刻。通過多次曝光來開發(fā)高密集結(jié)構(gòu)。使用3倍放大倍數(shù)具備一些優(yōu)勢(shì)：更易于制造研磨板，掩模與晶圓的間隙增加，對(duì)比度更高。該技術(shù)可擴(kuò)展到15nm打印。

與極端紫外線光刻（extreme ultraviolet lithography）和電子束光刻（鏈接：MEMS制造技術(shù) - 電子束刻蝕（e-beam））一樣，X射線會(huì)產(chǎn)生二次電子（secondary electrons）。定義精細(xì)的圖案主要是具有短路徑長(zhǎng)度（short pathlength）的俄歇電子（Auger electrons，一種表面科學(xué)和材料科學(xué)的分析技術(shù)）產(chǎn)生的；而與X射線曝光相比，一次電子在更大的區(qū)域范圍實(shí)現(xiàn)抗蝕劑的敏感。

雖然這不影響由波長(zhǎng)和間隙確定的圖案間距分辨率，但是由于間距處于初級(jí)光電子范圍的量級(jí)，因此降低了圖像曝光對(duì)比度（max-min）/（max + min）。側(cè)壁粗糙度（sidewall roughness）和斜率（slopes）受二次電子的影響，因?yàn)樗鼈兛梢栽谖掌鳎╝bsorber）下方的區(qū)域中傳播幾微米，具體取決于曝光的X射線能量。

光電子效應(yīng)的另一種表現(xiàn)是暴露于用于制作子掩模（daughter masks）的厚金膜的X射線產(chǎn)生的電子。模擬表明從金基底產(chǎn)生光電子可能影響溶解速率（dissolution rates）。






審核編輯：劉清