Способ получения изображения на чувствительном к используемому излучению материале, способ получения бинарной голограммы (варианты) и способ получения изображения с использованием голограммы

Способ получения изображения на чувствительном к используемому излучению материале, способ получения бинарной голограммы (варианты) и способ получения изображения с использованием голограммы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области микролитографии, в частности фотолитографии, и может быть промышленно реализовано, например, при изготовлении интегральных схем, бинарных голограмм или структур со сформированным по заданной программе рельефом с субмикронным разрешением.

Создание интегральных схем с характерным размером элементов 0.1-0.01 мкм является важнейшим перспективным направлением развития современной микроэлектроники. Технология высокоточного (с субмикронными и микронными допусками) изготовления прецизионных форм с трехмерным рельефом может быть промышленно использована, например, при создании массовой технологии изготовления деталей микророботов, высокоразрешающих элементов дифракционной и френелевской оптики, а также в других областях техники, где тоже необходимо получение в функциональном слое изделия трехмерного рисунка заданной глубины с высоким разрешением его структур, например при создании печатных форм для изготовления денежных знаков и иных ценных бумаг.

От разрешающей способности процесса микролитографии, определяющей уровень развития большинства отраслей современной науки и техники, в решающей степени зависит дальнейшее развитие современной микроэлектроники. Микролитография включает нанесение на поверхность твердого тела (обычно подложки из полупроводникового материала) слоя материала, чувствительного к воздействию используемого потока излучения, в том числе электронных пучков, в качестве которого наиболее часто используется слой фоторезиста. Экспонирование фоторезиста через фотошаблон, обычно называемый маской, позволяет создать на фоторезисте рисунок, соответствующий заданной топологии, например топологии слоя создаваемой интегральной схемы.

Точность позиционирования лучших проекционных сканирующих систем (степперов), производимых мировым лидером в этой области технологического оборудования для микроэлектроники - голландской фирмой ASM-Lithography, достигает 80 нм, что явно не достаточно для создания СБИС с характерным размером элементов 20-30 нм. Отставание возможностей степперов от нужд промышленности естественно, т.к. разработка степпера для субмикронных технологий требует трех-пяти лет, а стоимость его при серийном выпуске составляет 10-15 миллионов долларов, не говоря уж о стоимости разработки, составляющей сотни миллионов долларов.

В настоящее время в промышленности наиболее распространена фотомикролитография (или фотолитография). Обеспечиваемое ею разрешение Δх определяется длиной волны λ используемого излучения и числовой апертурой А проекционной системы Δx=k₁λ/2A. Такая зависимость естественно стимулировала у разработчиков стремление к использованию все более коротковолновых источников излучения и все более широкоапертурных проекционных систем. В результате за последние 40 лет в промышленной проекционной фотолитографии произошел переход от ртутных ламп с характерной длиной волны 330-400 нм к эксимерным лазерам с длиной волны 193 и даже 157 нм. Проекционные объективы современных степперов достигли диаметра 600-700 мм, что и обусловливает быстрый рост стоимости степперов.

К сожалению, за увеличение разрешения приходится расплачиваться еще и резким уменьшением глубины фокусировки ΔF, т.к. ΔF=k₂λА², что приводит к уменьшению производительности и радикальному усложнению системы фокусировки гигантских проекционных объективов, а значит, опять-таки к росту стоимости степперов. К тому же краевые эффекты ограничивают возможность использования апертуры такого объектива при работе с предельным разрешением, обеспечиваемым объективом.

В процессе развития проекционной фотолитографии минимальный размер проецируемых деталей уменьшался в среднем на 30% каждые 2 года, что позволяло каждые 18 месяцев удваивать число транзисторов на интегральных схемах (закон Мура). В настоящее время в промышленности используется "0.13-микронная технология", позволяющая печатать детали с разрешением 100 нм, в то время как следующим рубежом, по мнению экспертов, является создание проекционных систем и источников излучения, обеспечивающих уверенное разрешение на уровне 20-30 нм. Это потребует перехода к источникам экстремального ультрафиолета (EUV-источникам) или даже перехода к мягкому рентгеновскому излучению. В настоящее время интенсивно ведутся эксперименты с микролитографией на λ=13,4 нм. Первая такая установка, как сообщалось на форуме разработчиков компании INTEL (ведущего мирового производителя СБИС), была создана и в 2002 году на ней были получены транзисторы с характерным размером 50 нм. Однако стоимость такого степпера даже при серийном производстве будет достигать, по оценке экспертов, 60 миллионов долларов, а для отладки технологии серийного производства микропроцессоров с характерным размеров элементов на уровне 30 нм потребуется по самым оптимистическим оценкам 5-7 лет.

Одним из наиболее существенных ограничений применения фотолитографии является ограничение, связанное с дифракцией от краев маски (дифракция от краев экрана), используемой для получения желаемого проекционного изображения на поверхности фоторезиста. Это явление по мере увеличения монохроматичности используемого излучения приводит ко все более заметному ухудшению качества получаемого изображения вследствие появления дифракционных максимумов, располагающихся на расстояниях порядка λ от центра проектируемой линии. Если учесть, что в настоящее время ведущими производителями используется лазерное излучение с длиной волны λ=193 нм и даже (в экспериментах!) еще меньшей, то становится очевидным, насколько существенным может быть ограничение по разрешению, вносимое дифракцией на краю маски.

Таким образом, существующие проекционные устройства для создания изображения на светочувствительном слое имеют ряд существенных недостатков:

1) принципиальные трудности совмещения в одном устройстве высокого разрешения и большой глубины резкости;

2) существенное усложнение конструкции и технологии проецирующего устройства при уменьшении длины волны излучения, используемого при проецировании изображения на фоторезист;

3) радикальное усложнение оптической системы и технологии изготовления проецируемого объекта - маски по мере уменьшения длины волны, используемой при проецировании;

4) резкое удорожание технологии и оборудования по мере роста степени интеграции производимой продукции;

5) чрезвычайно низкая технологическая гибкость производственного процесса и очень высокая стоимость его перестройки;

6) принципиальная невозможность создания диверсифицированного производства, т.е. производства различных интегральных схем на одной подложке в едином технологическом процессе.

Известен способ получения изображения на чувствительном к используемому излучению материале, в котором создают на поверхности чувствительного к используемому излучению материала пятна засветки, при этом получаемое изображение представляет собой множество суммарных областей перекрытия двух или более пятен засветки, причем каждое пятно засветки обеспечивает получение чувствительным материалом дозы излучения меньше Е_пор, где Е_пор - пороговое значение дозы излучения, соответствующее порогу чувствительности чувствительного к используемому излучению материала, а доза излучения, которую получает чувствительный к используемому излучению материал в каждой суммарной области перекрытия пятен засветки, равна или превышает Е_пор (US 6586169 А, опубл. 01.07.2003).

Однако известный способ получения изображения на чувствительном к используемому излучению материале не обеспечивает получение ысокого разрешения изображения, в первую очередь, ввиду отсутствия достаточно точных методов позиционирования, которые могли бы обеспечить, как и в нашем случае, перекрытие на площадке вплоть до характерного размера площади перекрытия, равной площади, занимаемой даже одной молекулой реагирующего фоторезиста, т.к. дискрет нашего смещения достигает 10^-2 нм. Кроме того, в соответствии с используемой оптической схемой авторы указанного патента ограничены по минимальному размеру области перекрытия величиной порядка половины длины волны излучения, используемого для создания пятен засветки, и не могут вообще использовать источники коротковолнового УФ и мягкого рентгеновского излучения, не говоря уж о пучках корпускулярных частиц. Авторами также не учтено и влияние распределения интенсивности в пятнах засветки, которое скорее всего будет описываться функциями Бесселя или (в лучшем случае) Гаусса и приведет к существенному искажения изображений, получаемых на фоторезисте, при отсутствии специальных мер по коррекции получаемого изображения с помощью достаточно точного позиционирования пятен засветки относительно друг друга при их совмещении на расстояниях 1<λ, т.к. в предлагаемом авторами устройстве такая возможность просто отсутствует.

Известен способ получения бинарной голограммы, в котором создают множество областей пропускания в пленке непрозрачного для используемого излучения материала в соответствии с их заранее заданным или рассчитанным положением таким образом, чтобы при освещении полученного множества областей пропускания голографическое изображение формировалось на заданном расстоянии от них (Л.М.Сороко "Основы голографии и когерентной оптики", М., Наука, 1971 г., с.420-434). В указанной монографии рассмотрена возможность получения "численной голограммы", называемой также синтетической, искусственной или бинарной голограммой, и изложена теория, отличающаяся лаконичностью и ясностью математического описания. Однако известный способ получения бинарных голограмм, при котором изображение областей пропускания получают, например, графически, и фотографируют со значительным уменьшением, не позволяет получить достаточно высокое качество изображения и высокое разрешение, прежде всего, за счет недостаточной точности изготовления и недостаточно большого количества используемых областей пропускания.

Известен способ получения изображения на чувствительном к используемому излучению материале с использованием голограммы, в котором формируют на поверхности чувствительного к используемому излучению материала пятна засветки путем получения на его поверхности изображения, по крайней мере, одной голограммы, установленной перед чувствительным к используемому излучению материалом (GB 1331076 А, опубл. 19.09.1973). Однако известный способ получения изображения на чувствительном к используемому излучению материале с использованием голограммы не позволяет получить высокое качество изображения из-за взаимного перекрытия множества порядков дифракции и высокое разрешение из-за невозможности применения коротковолновых источников излучения. Более того, главной задачей авторов этого патента являлось обеспечение эффективного контроля визуально контролируемых меток.

Техническим результатом, который может быть получен при осуществлении предлагаемого изобретения, является принципиальное упрощение технологического процесса создания высокоразрешающих изображений на чувствительном к используемому излучению материале с высоким разрешением, а так же значительное повышение разрешения при формировании получаемого изображения.

При этом применение управляемого лазерного пучка (пучков) или пучка (пучков) корпускулярных частиц и высокоточного позиционирования в соответствии с предлагаемой технологией позволяют получить на чувствительном к используемому излучению материале изображения, размеры которых могут быть сравнимы с размерами молекулы чувствительного к используемому излучению материала, участвующей в соответствующей фотохимической реакции или ином процессе обработки, позволяющей зафиксировать такое изображение, что обеспечивает возможность получения бинарных голограмм, создающих изображение высокого качества. Кроме того, предлагаемая технология позволяет регулировать размер областей пропускания бинарных голограмм, что дает дополнительный инструмент управления амплитудой элементарных дифрагирующих волн и создает дополнительную возможность улучшения качества изображения. При этом разрешающая способность синтезированных бинарных голограмм полностью соответствует классической теории дифракции: угловой диаметр имеет величину порядка отношения длины волны освещающего света или монокинетичного корпускулярного пучка к полному размеру голограммы, и, следовательно, она может быть выше, чем у традиционных оптических элементов.

Таким образом обеспечивается возможность использовать получаемые бинарные голограммы для создания изображений на чувствительном к используемому излучению материале, что обеспечивает отсутствие каких бы то ни было фокусирующих или иных традиционных оптических элементов преобразования волновых фронтов, так как используется только пленка с отверстиями необходимого размера, расположенными таким образом, чтобы восстановить голографическое изображение на подложке, покрытой слоем материала, чувствительного к используемому типу излучения, и источник соответствующего когерентного излучения или монокинетичного пучка корпускулярных частиц. При этом количество информации, содержащейся в голограмме и в создаваемом при восстановлении голограммы изображении, совпадает, что позволяет заранее рассчитать необходимые размеры голограммы, ее структуру и время ее изготовления.

В связи с этим трудоемкость создания высокоразрешающих изображений с помощью предлагаемой технологии будет на порядки меньше, чем при использовании любых существующих типов литографии.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе получения изображения на чувствительном к используемому излучению материале, в котором создают на поверхности чувствительного к используемому излучению материала пятна засветки, при этом получаемое изображение представляет собой множество суммарных областей перекрытия двух или более пятен засветки, причем каждое пятно засветки обеспечивает получение чувствительным материалом дозы излучения меньше Е_пор, где Е_пор - пороговое значение дозы излучения, соответствующее порогу чувствительности чувствительного к используемому излучению материала, а доза излучения, которую получает чувствительный к используемому излучению материал в каждой суммарной области перекрытия пятен засветки, равна или превышает Е_пор, пятна засветки получают с помощью расположенной перед поверхностью чувствительного к используемому излучению материала двумерной матрицы излучателей, каждый из которых выполнен с возможностью управления интенсивностью выходящего из него излучения и содержит по крайней мере один элемент, например оптический, для формирования потока излучения с заданными размерами и формой его поперечного сечения, взаимосвязанный, например оптически соединенный, с источником излучения, причем при получении каждой из суммарных областей перекрытия пятен засветки перед экспонированием по крайней мере одного пятна засветки из образующих данную суммарную зону перекрытия пятен засветки осуществляют перемещение матрицы излучателей или/и чувствительного к используемому излучению материала в плоскости, параллельной поверхности чувствительного к используемому излучению материала, в одном направлении или в двух взаимно перпендикулярных направлениях на расстояние, не превышающее d, где d - максимальный характерный размер используемых пятен засветки, образующих данную суммарную область перекрытия, изменяя характерный размер области перекрытия в указанных направлениях с дискретом, определяемым шагом перемещения, который выбирают из диапазона от 0,01 нм до d в зависимости от заданного размера данной суммарной области перекрытия.

Кроме того, указанный технический результат достигается за счет того, что в первом варианте способа получения бинарной голограммы, в котором в пленке материала, непрозрачного для излучения, используемого для восстановления изображения, получают множество областей пропускания в соответствии с их заданными или рассчитанными размерами и положением, предварительно получают на чувствительном к используемому излучению материале, располагаемом на пленке непрозрачного материала, изображение указанного множества областей пропускания, изображение каждой из которых выполняют путем формирования суммарной зоны перекрытия пятен засветки, каждое из которых обеспечивает получение чувствительным материалом дозы излучения меньше Е_пор, где Е_пор - пороговое значение дозы излучения, соответствующее порогу чувствительности чувствительного к используемому излучению материала, а доза излучения, которую получает чувствительный к используемому излучению материал в каждой суммарной области перекрытия пятен засветки, равна или превышает Е_пор, при этом пятна засветки получают с помощью расположенной перед поверхностью чувствительного к используемому излучению материала двумерной матрицы излучателей, каждый из которых выполнен с возможностью управления интенсивностью выходящего из него излучения и содержит, по крайней мере, один элемент, например оптический, для формирования потока излучения с заданными размерами и формой его поперечного сечения, взаимосвязанный, например оптически соединенный, с источником излучения, причем при получении каждой из суммарных областей перекрытия пятен засветки, перед экспонированием по крайней мере одного пятна засветки из образующих данную суммарную зону перекрытия пятен засветки осуществляют перемещение матрицы излучателей или/и чувствительного к используемому излучению материала в плоскости, параллельной поверхности чувствительного к используемому излучению материала, в одном направлении или в двух взаимно перпендикулярных направлениях на расстояние, не превышающее d, где d - максимальный характерный размер используемых пятен засветки, образующих данную суммарную область перекрытия, изменяя характерный размер области перекрытия в указанных направлениях с дискретом, определяемым шагом перемещения, который выбирают из диапазона от 0,01 нм до d в зависимости от заданного размера данной суммарной области перекрытия, после чего с помощью соответствующей обработки, например фотолитографии и последующего травления, формируют в пленке непрозрачного для используемого излучения материала указанное множество областей пропускания.

При этом как в способе получения изображения на чувствительном к используемому излучению материале, так и в первом варианте способа получения бинарной голограммы при формировании каждой суммарной области перекрытия величина дозы излучения, получаемая при первичной экспозиции чувствительным к используемому излучению материалом с помощью первого из пятен засветки, образующих данную суммарную область перекрытия, может составлять от 1/n до 0,95 Е_пор, где n - число повторных экспозиций при формировании суммарной области перекрытия, причем число повторных экспозиций, позволяющих уменьшить характерный размер D суммарной области перекрытия, может определяться в зависимости от требуемого разрешения δ на получаемом изображении.

Кроме того, при формировании каждой суммарной области перекрытия величину дозы излучения, получаемой чувствительным к используемому излучению материалом с помощью одного из пятен засветки, образующих данную суммарную область перекрытия, можно выбирать таким образом, чтобы величина дозы излучения, получаемой чувствительным к используемому излучению материалом при формировании по крайней мере одного последующего пятна засветки, обеспечивала получение такого соотношения длительности импульса излучения и средней скорости относительного перемещения излучателей и чувствительного к используемому излучению материала, которое обеспечивает возможность использования непрерывного относительного пошагового перемещения излучателей и чувствительного к используемому излучению материала, причем допустимое увеличение ΔD характерного размера D суммарной области перекрытия за счет перемещения во время действия экспонирующего импульса излучения не превышает заранее заданной величины, например ΔD≤10^-2 D.

При этом при формировании по крайней мере одной суммарной области перекрытия шаг перемещении может быть выбран в зависимости от формы и вида распределения интенсивности в по крайней мере одном из пятен засветки, образующих данную суммарную область перекрытия. Это позволяет использовать отдельные участки пятен засветки, соответствующие определенному участку кривой распределения интенсивности.

С другой стороны, при формировании по крайней мере одной суммарной области перекрытия распределение интенсивности в по крайней мере одном из пятен засветки может быть сформировано в зависимости от заданного размера данной суммарной области перекрытия, ее расположения на поверхности чувствительного к используемому излучению материала и расстояния до по крайней мере одной соседней суммарной области перекрытия.

Причем распределение интенсивности в по крайней мере одном из пятен засветки может описываться, например, распределениями Гаусса или Бесселя, или быть однородным.

Как в предлагаемом способе получения изображения на чувствительном к используемому излучению материале, так и в первом варианте способа получения бинарной голограммы минимальный размер по крайней мере одной суммарной области перекрытия может не превышать величины, обратной разрешающей способности чувствительного к используемому излучению материала или даже максимального размера молекулы чувствительного к используемому излучению материала, участвующей в фотохимической реакции.

При этом требуемые размеры пятен засветки на поверхности чувствительного к используемому излучению материала могут быть обеспечены не только за счет изготовления излучателей, имеющих на выходе поток излучения (корпускулярных частиц) заданного размера, но и за счет установки матрицы излучателей на заданном расстоянии S от поверхности чувствительного к используемому излучению материала путем пошагового перемещения излучателей и/или чувствительного к используемому излучению материала в направлении, перпендикулярном поверхности чувствительного к используемому излучению материала с шагом, обеспечивающим изменение характерного размера пятна засветки на величину, не превышающую заранее заданной величины, с минимальным дискретом до 0,01 нм.

Кроме того, в предлагаемых способе получения изображения на чувствительном к используемому излучению материале и в первом варианте способа получения бинарной голограммы при получении максимального размера по крайней мере одной суммарной области перекрытия не более половины длины волны используемого излучения используют преимущества работы в ближнем поле, для чего используют матрицу излучателей, на выходе каждого из которых диаметр потока излучения d₁ составляет от 10 до 100 нм, а расстояние s между матрицей излучателей и чувствительным к используемому излучению материалом составляет от 5 нм до d₁. При этом в качестве матрицы излучателей можно использовать, например, соединенную с по крайней мере одним источником излучения матрицу ближнеполевых световодов, выполненных в виде оптоволоконных световодов с утоненными концами, на которые нанесено покрытие, отражающее проходящее излучение, и которые направлены в сторону чувствительного к используемому излучению материала. Кроме того, в качестве матрицы излучателей можно использовать соединенную с по крайней мере одним источником излучения матрицу световодов, выполненных в виде микроконусов из полупроводникового материала, прозрачного для используемого излучения, причем на микроконусы нанесено покрытие, отражающее проходящее излучение.

В том случае, когда при получении максимального размера по крайней мере одной суммарной области перекрытия не более половины длины волны используемого излучения используют матрицу излучателей, у которых диаметр потока излучения на выходе превышает величину, обеспечивающую использование ближнеполевого эффекта, дополнительно вводят расположенную между матрицей излучателей и чувствительным к используемому излучению материалом матрицу диафрагм, каждая из которых расположена соосно с соответствующим ей излучателем и формирует диаметр потока излучения d₁ на выходе каждой диафрагмы от 10 до 100 нм, а расстояние s между матрицей диафрагм и чувствительным к используемому излучению материалом составляет от 5 нм до d₁. При этом в качестве матрицы излучателей можно, например, использовать соединенную с по крайней мере одним источником излучения матрицу световодов, у каждого из которых диаметр конца, направленного в сторону чувствительного к используемому излучению материала, имеет размер, превышающий d₁, и при этом диаметр потока излучения, падающего на вход соответствующей диафрагмы, не превышает удвоенного расстояния от центра данной диафрагмы до края любой соседней диафрагмы.

Кроме того, в первом варианте способа получения бинарной голограммы целесообразно, чтобы расположение множества областей пропускания в пленке непрозрачного материала соответствовало расположению по крайней мере части узлов сетки с квадратными ячейками. При этом расположение областей пропускания в пленке непрозрачного материала и расстояния между ними имеют размеры, позволяющие восстановить заданное изображение с требуемым разрешением, которое может составлять от 5 до 100 нм.

Технический результат достигается так же за счет того, что во втором варианте способа получения бинарной голограммы, в котором в пленке материала, непрозрачного для излучения, используемого для восстановления изображения, получают множество областей пропускания в соответствии с их заданными или рассчитанными размерами и положением, области пропускания формируют в пленке непрозрачного материала путем воздействия на указанную пленку пучков корпускулярных частиц, получаемых с помощью матрицы излучателей, выполненных в виде источников пучков корпускулярных частиц с возможностью управления интенсивностью выходящих из них пучков корпускулярных частиц, при этом получают указанное множество областей пропускания путем пошагового перемещения матрицы источников пучков корпускулярных частиц и/или пленки непрозрачного материала в плоскости, параллельной поверхности непрозрачного материала, в одном направлении или в двух взаимно перпендикулярных направлениях, а шаг перемещения выбирают из диапазона от 0,01 нм до d₂, где d₂ - максимальный характерный размер формируемых областей пропускания, в зависимости от заданного размера областей пропускания и их расположения на поверхности непрозрачного материала.

При этом в качестве матрицы источников пучков корпускулярных частиц можно использовать матрицу источников пучков заряженных корпускулярных частиц, например матрицу автоэмиссионных эмиттеров, которые соединены с по крайней мере одним источником тока, при этом матрицу располагают в магнитном поле, направленном вдоль продольной оси каждого источника пучков заряженных корпускулярных частиц, например вдоль продольной оси острия каждого из автоэмиссионных эмиттеров. Причем целесообразно, чтобы расположение множества областей пропускания в пленке непрозрачного материала соответствовало расположению по крайней мере части узлов сетки с квадратными ячейками. При этом расположение областей пропускания в пленке непрозрачного материала и расстояния между ними имеют размеры, позволяющие восстановить заданное изображение с требуемым разрешением, которое может составлять от 5 до 100 нм.

Кроме того, технический результат достигается за счет того, что в способе получения изображения на чувствительном к используемому излучению материале с использованием голограммы, в котором формируют на поверхности чувствительного к используемому излучению материала голографическое изображение с помощью по крайней мере одной голограммы, установленной перед чувствительным к используемому излучению материалом, в качестве по крайней мере одной голограммы используют бинарную голограмму, полученную в соответствии с первым или вторым вариантом способа получения бинарной голограммы, включая возможные частные случаи выполнения указанных способов, указанные выше. При этом бинарную голограмму располагают с возможностью пошагового перемещения в направлении, перпендикулярном поверхности чувствительного к используемому излучению материала, при этом шаг перемещения выбирают из диапазона от 0,01 нм до Δs, где Δs - величина изменения расстояния между чувствительным к используемому излучению материалом и бинарной голограммой, при котором разрешение формируемого голограммой изображения уменьшается на 20%, в зависимости от заданной точности совмещения формируемого голограммой изображения с поверхностью чувствительного к используемому излучению материала, определяемой заданной величиной разрешения в создаваемом на чувствительном к используемому излучению материале изображении.

При этом в том случае, когда на подложке предполагается получить большое число элементарных изображений, то возможно использовать количество бинарных голограмм, равное количеству элементарных изображений, получаемых на чувствительном к используемому излучению материале, например количеству элементов одного из слоев интегральной микросхемы, при этом бинарные голограммы располагают в виде по крайней мере одной строки, на чувствительном к используемому излучению материале формируют элементарные изображения, каждое из которых образовано излучением одного из первых порядков дифракции, полученных в результате дифракции излучения на соответствующей бинарной голограмме, а между бинарными голограммами устанавливают непрозрачные экраны с возможностью экранирования изображений, формируемых излучением остальных порядков дифракции.

Кроме того, возможно получать на поверхности чувствительного к используемому излучению материала голографическое изображение, представляющее собой множество дискретных пятен засветки, причем каждое пятно засветки обеспечивает получение чувствительным материалом дозы излучения меньше Е_пор, где Е_пор - пороговое значение дозы излучения, соответствующее порогу чувствительности чувствительного к используемому излучению материала, после чего по крайней мере один раз дополнительно осуществляют перемещение голограммы или/и чувствительного к используемому излучению материала в плоскости, параллельной поверхности чувствительного к используемому излучению материала, в одном направлении или в двух взаимно перпендикулярных направлениях на расстояние, не превышающее d₃, где d₃ - максимальный характерный размер получаемых пятен засветки, образуя суммарные области перекрытия пятен засветки, в которых доза излучения, которую получает чувствительный к используемому излучению материал, равна или превышает Е_пор, при этом при перемещении голограммы или/и чувствительного к используемому излучению материала изменяют характерный размер области перекрытия в указанных направлениях с дискретом, определяемым шагом перемещения, который выбирают из диапазона от 0,01 нм до d₃ в зависимости от заданного размера данной суммарной области перекрытия.

На фиг.1 представлен вариант выполнения устройства для получения изображения на чувствительном к используемому излучению материале с матрицей, выполненной из световодов в виде микроконусов.

На фиг.2 представлен вариант выполнения устройства для получения изображения на чувствительном к используемому излучению материале с матрицей, выполненной из автоэмиссионных эмиттеров.

На фиг.3 показан пример выполнения областей перекрытия пятен засветки.

На фиг.4 и 5 приведены кривые равной экспозиции через каждые 10% от максимума для изображения 3×5 точек, когда распределение интенсивности в пятне засветки описывается распределениями соответственно Гаусса и Бесселя.

На фиг.6 схематично показано экранирование высших порядков дифракции при получении изображения с помощью бинарной голограммы.

На фиг.7 приведена примерная схема расположения порядков дифракции на подложке, на которой создается изображение.

На фиг.8 схематично показано возможное расположение нескольких голограмм и получаемых изображений.

Возможность осуществления предлагаемого способа получения изображения на чувствительном к используемому излучению материале способов получения бинарных голограмм обеспечивается за счет совместного использования суперпрецизионного магнитострикционного нанопозиционера (наностола), осуществляющего высокоточное позиционирование по крайней мере одного излучателя, создающего на чувствительном к используемому излучению материале, в качестве которого наиболее часто используется фоторезист, пятна засветки, заметно превышающие по характерному размеру, например по диаметру, величину достигаемого линейного разрешения, и фоторезиста, обладающего пороговым эффектом при превышении критической дозы. Достаточно четко выраженным пороговым эффектом по отношению к дозе падающего излучения обладают многие типы фоторезистов. Однако лучше всего этот эффект проявляется при использовании высококонтрастных позитивных фоторезистов типа UV5TM POSITIVE DUV, выпускаемый фирмой Shipley (USA).

Указанный эффект достигается за счет дву- или более кратного позиционирования пятен засветки на поверхности фоторезиста таким образом, что при первом позиционировании фоторезист получает дозу излучения меньше порогового значения дозы излучения Е_пор, а при втором или последующих позиционированиях пятно засветки, во-первых, сдвигается таким образом, чтобы размеры суммарной области перекрытия пятен засветки во время первого и всех последующих позиционирований равнялись величине желаемого разрешения, и, во-вторых, чтобы доза, сообщенная фоторезисту в суммарной области перекрытия, т.е. при всех последующих позиционированиях в области перекрытия, вместе с дозой, переданной фоторезисту при первичном позиционировании, превышала Е_пор для данного фоторезиста. Тогда характерный размер области, возникающей при последующей обработке фоторезиста, будет соответствовать заданному разрешению.

Для реализации способа получения изображения на чувствительном к используемому излучению материале и первого варианта способа получения бинарной голограммы могут быть использованы различные конструкции устройств, обеспечивающих заданную точность перемещения излучателей (пятен засветки) и/или чувствительного к используемому излучению материала в трех взаимно перпендикулярных направлениях и заданные размеры пятен засветки.

На фиг.1 показан один из предпочтительных вариантов выполнения устройства, которое может использоваться для реализации способа получения изображения на чувствительном к используемому излучению материале, например фоторезисте, и первого варианта способа получения бинарной голограммы. Устройство содержит подложку 1 с нанесенным на нее слоем фоторезиста 2 и матрицу излучателей 3, расположенную на планарном световоде 5 и установленную на схематически показанном на фиг.1 устройстве 4 для установки и перемещения этой матрицы. Представленная на фиг.1 в качестве примера матрица излучателей выполнена в виде матрицы световодов, соединенных с источником или источниками излучения (не показаны). Световоды выполнены в виде микроконусов из диэлектрического или полупроводникового материала, прозрачного для используемого излучения, которые покрыты отражающим это излучение покрытием, и по существу представляют собой ближнеполевые световоды. Они расположены на поверхности планарного световода 5, подводящего излучение к основаниям ближнеполевых световодов, которыми являются микроконусы.

На основании микроконусов могут быть расположены индивидуально управляемые устройства 6, в