РЕНТГЕНОЛУЧЕВОЙ ГЕНЕРАТОР ИЗОБРАЖЕНИЯ
X-RAY BEAM IMAGE GENERATOR

Предлагаемое изобретение относится к рентгенолитографии, а точнее к устройству непосредственного «рисования» топологических рисунков пространственно сформированным пучком экспонирующего рентгеновского излучения - к рентгенолучевому генератору изображения. Устройство может быть использовано в технологии изготовления рентгеношаблонов для глубокой рентгеновской литографии, как инструмент формирования топологического рисунка в толстом слое рентгенорезиста.
В качестве аналога выбрана [описанная в работе: Быдин Ю.Ф., Вендик О.Г., Иванов С.А., Лесиш Ю.К., Попов В.Ф. Электронно-ионные методы субмикронной технологии. - Обзоры по электронной технике. Серия 3. Микроэлектроника. Вып.1(1101), 1985, 40 с.] конструкция электроннолучевого генератора изображения растрового типа, применяемого для создания топологического рисунка на полупроводниковых и иных подложках методом прямого рисования остросфокусированным электронным пучком. Устройство содержит размещенные на пути распространения электронного луча пластины для прерывания пучка и линзы для фокусировки пучка, задающие размеры его проекции в рабочей плоскости, где располагают слой резиста, нанесенный на поверхность обрабатываемой подложки. При работе такой генератор изображения сканирует «лучевое пятно» по всей поверхности обрабатываемой подложки и управляющая система «включает» и «выключает» его в соответствии с программой, целью которой является формирование топологического рисунка с заданной геометрией. Основным и обусловленным алгоритмом его работы недостатком генераторов изображения данного типа являются сравнительно большие времена экспонирования одной подложки.
В качестве прототипа выбрана [описанная в работе: Б.Г.Гольденберг, Т.Н.Горячковская, B.C.Елисеев, Н.А.Колчанов, В.И.Кондратьев, Г.Н.Кулипанов, В.М.Попик, С.Е.Пельтек, Е.В.Петрова, В.Ф.Пиндюрин. Изготовление LIGA-шаблонов для создания микрофлюидных аналитических систем. - Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 2008, №8, с.1-4] конструкция рентгенолучевого генератора изображения векторного типа, применяемого для создания LIGA-шаблонов методом прямой динамической рентгенолитографии. Устройство содержит размещенные на пути распространения рентгеновского излучения заслонку-прерыватель пучка и блок сменных диафрагм, задающих форму проекции экспонирующего пучка, с помощью которого формируется топологический рисунок, в рабочей плоскости, где располагают слой рентгенорезиста, нанесенный на поверхность обрабатываемой подложки. Блок представляет собой две взаимно перпендикулярно расположенные регулируемые (в ручном или в автоматическом режиме) щелевые диафрагмы. В установках векторного типа в отличие от растровых «лучевым пятном» сканируют не все точки подложки, а перемещают, формируют и модулируют его таким образом, чтобы процесс экспонирования был максимально эффективен по времени, то есть «пятно», соответствующей геометрии, движется только в те места подложки, где необходимо экспонирование.
Недостатком прототипа является недостаточная (составляющая более 10 микрометров) точность, с которой устанавливаются апертуры щелевых диафрагм (края которых представляют собой смыкающиеся притертые поверхности металлических пластин), что приводит к снижению точности формирования топологии резистивной маски.
С целью повышения точности формирования топологии резистивной маски при помощи рентгенолучевого генератора изображения, предлагается его блок диафрагм выполнить в виде перемещаемых в плоскости ортогональной оси пучка рентгеновского излучения двух рентгеновских шаблонов, содержащих наборы рентгенопрозрачных отверстий щелевой формы, изготовленных с определенным шагом по их размеру.
В результате реализации вышеуказанного предложения предлагаемое устройство приобретает возможность формировать апертуру экспонирующего пучка с точностью, задаваемой шагом изготовления набора рентгенопрозрачных отверстий.
Далее описывается пример работы предлагаемого устройства - рентгенолучевого генератора изображения, блок диафрагм которого выполнен в виде двух рентгеновских шаблонов, содержащих наборы рентгенопрозрачных отверстий щелевой формы.
Типичный рентгенолучевой генератор изображения содержит источник экспонирующего рентгеновского излучения; оперативную рентгенонепрозрачную заслонку-прерыватель для управления пучком экспонирующего рентгеновского излучения; автоматизированный блок диафрагм, задающий размеры «светового пятна»; координатный стол, на котором располагается обрабатываемая подложка.
Экспонирующее рентгеновское излучение, распространяясь от источника, проходит на своем пути блок диафрагм, расположенный в непосредственной близости (для снижения дифракционных эффектов) от обрабатываемой подложки. На чертеже схематически иллюстрирован принцип работы блока диафрагм. Блок диафрагм содержит прецизионно перемещаемые в плоскости ортогональной оси пучка рентгеновского излучения (поз.1) два рентгеновских шаблона (поз.2 и 3), включающих в себя наборы рентгенопрозрачных отверстий щелевой формы, изготовленных с определенным шагом по их размеру, например с шагом 0,5 мкм. Каждый из шаблонов задает апертуру пучка экспонирующего излучения по своей координате. Апертура пучка при последовательном прохождении их становится (по соответствующей координате) с определенной точностью равной размерам щелевых отверстий, в данный момент установленных на пути его следования (поз.4). Распространяясь далее, пучок экспонирующего излучения падает на определенный, установленный в соответствие с программой прорисовки топологического рисунка при помощи координатного стола подложки, участок рентгенорезистивного слоя, нанесенного на рабочую поверхность обрабатываемой подложки, и производит экспонирование этого участка. Далее процесс продолжается по программе: либо продолжается прорисовка пучком данного размера, либо производится перестройка на другой размер «светового пятна», путем установки на осевую линию рентгенолучевого генератора изображения других щелевых отверстий, содержащихся на рентгеновских шаблонах. В зависимости от чувствительности резиста и времени перестройки она может производиться как с закрытием оперативной рентгенонепрозрачной заслонки-прерывателя, препятствующей распространению пучка экспонирующего рентгеновского излучения, так и без такового.
В тех случаях, когда формируемый в резисте топологический рисунок включает в себя элементы в виде круга, они могут быть нарисованы с помощью специального входящего в состав блока диафрагм рентгеношаблона, содержащего набор рентгенопрозрачных отверстий круговой формы, изготовленных с определенным шагом по их размеру, путем установления отверстия нужного размера на ось пучка.