电子束曝光技术课程1

1、Electron Beam Lithography电子束光刻电子束光刻基本理论基本理论张志勇62755827 传统光学曝光技术传统光学曝光技术 电子束曝光技术电子束曝光技术 离子束曝光技术离子束曝光技术 X X射线曝光技术射线曝光技术 极紫外曝光技术极紫外曝光技术 纳米压印术纳米压印术曝光技术分类Conclusion on Lithography techniquesmmn利用某些高分子聚合物对电子束敏感形成曝光图形利用某些高分子聚合物对电子束敏感形成曝光图形n光学曝光分辨率受光波长的限制光学曝光分辨率受光波长的限制n电子波长电子波长n电子束直写电子束直写 分辨率高、不需要分辨率高、不需要Ma

2、sk 、曝光效率低、曝光效率低G线I线DUVEUV与电子能量有关100eV电子，波长0.12nm分辨率限制：主要来自电子散射nm V226. 1e436nm365nm248,193nm1. 电子束曝光机2. 电子束抗蚀剂3. 电子束曝光方式4. 电子散射和邻近效应5. 电子束光刻流程笔纸怎么写写得好6. 电子束曝光技术应用1. 电子束曝光机电子枪电子枪电子透镜电子透镜电子偏转器电子偏转器束闸束闸真空系统温控系统计算机激光工件台系统电子束曝光系统分类 按工作方式分 直接曝光 投影式曝光 按电子束形状分 高斯圆形束电子束曝光系统 成形束电子束曝光系统（固定、可变） 按扫描方式分 光栅扫描电子束曝光

3、系统 矢量扫描电子束曝光系统电子束曝光系统的重要指标 最小束直径 加速电压 电子束流 扫描速度 扫描场大小 工作台移动精度 套准精度 场拼接精度MEBES4700SETEC MEBES4700S 光栅扫描电子束曝光系统。主要用于0.35m、7英寸及其以下IC生产线的掩模版制造。曝光极限分辨力360nm线宽，有面向90nm主流技术掩模制造领域进军的潜力。几种商用电子束曝光系统对比基于SEM改造两台，Raith150一台2. 电子束抗蚀剂对电子束敏感的聚合物大多数的抗蚀剂曝光只需要几个eV能量的电子对抗蚀剂起曝光作用的是二次电子正抗蚀剂：入射粒子将聚合物链打断正抗蚀剂：入射粒子将聚合物链打断，曝光

4、的区域变得更容易溶解，显影完毕后，曝光图形阴影部分的胶都溶解了。正抗蚀剂负抗蚀剂：入射粒子将聚合物链接起来负抗蚀剂：入射粒子将聚合物链接起来，曝光的区域变得更不容易溶解，显影完毕后，曝光图形阴影以外部分的胶都溶解了。负抗蚀剂化学放大抗蚀剂优势：高灵敏度、高分辨率和对比度，抗干法刻蚀能力强缺点：对后烘条件要求苛刻，正抗蚀剂的表面易受空气中的化学物质污染。对电子束敏感的聚合物抗蚀剂的重要参数 灵敏度 对比度 分辨率 抗刻蚀比 曝光宽容度 工艺宽容度 黏度、热流动性、膨胀效应灵敏度和对比度高对比度 侧壁更陡 工艺宽容度更大 分辨率更高（不一定总是） 对临近效应更不敏感抗蚀剂的分辨率抗蚀剂的厚度高分辨

5、率高对比度低灵敏度PMMA抗蚀剂多丙稀酸脂聚合物灵敏度随着相对分子质量减小而增加灵敏度随着显影液中MIBK（MIBK:IPA）的比例增加而增加可以用深紫外或者X射线曝光抗刻蚀性能差！兼有高分辨率、高对比度和高灵敏度，抗刻蚀能力也很强综合实力强！多层抗蚀剂工艺多层抗蚀剂工艺3. 电子束曝光方式Scan Techniques for E-beam Lithography 1. 工件台移动和曝光写场曝光图形被分成许多个小区域 (field)电子束偏转范围受限工件台移动切换曝光写场 (field)2. 矢量扫描&光栅扫描矢量扫描矢量扫描 Vector scanVector scan只在曝光图形部分扫描

6、 分辨率高、速度慢分辨率高、速度慢光栅扫描光栅扫描 Raster scanRaster scan对整个曝光场扫描，束闸（beam blanking）只在图形部分打开速度快、分辨率较低速度快、分辨率较低3. 高斯圆电子束Vs.成形电子束曝光次数：90： 10： 2高斯圆束固定成形束可变成形束工作方式1高斯束、矢量扫描、固定工作台工作方式2高斯束、光栅扫描、移动工作台工作方式3成形束、矢量扫描4. 电子散射与邻近效应电子散射电子散射前散射前散射Forward scattering背散射背散射Back scattering 入射电子束入射电子束在抗蚀剂中被展在抗蚀剂中被展宽宽 与入射电子能与入射电子

7、能量有关量有关 电子在抗蚀剂电子在抗蚀剂和基底材料界面和基底材料界面形成反射形成反射 与电子能量、与电子能量、基底材料有关基底材料有关电子散射能量沉积分布电子散射能量沉积分布, depends on the voltage and the substrate, essentially depends on the resist and the voltage电子散射引起的邻近效应电子散射引起的邻近效应1. 1. 内部临近效应内部临近效应 Inter-proximity2.2. 相互临近效应相互临近效应 Intra-proximity照片来源：LPN怎样对抗邻近效应怎样对抗邻近效应1. 几何尺寸校正几何尺寸校正 11112211211222221122 NNNNNNNNNNa Qa Qa QAa Qa QaQAa QaQaQALLMMMML 2. 剂量校正剂量校正 图形分割和剂量分配一般要靠专用的邻近效应校正软件完成。如Sigma-C公司的邻近效应软件Caprox。 3. Write on membranes很好的克服了电子束在衬底上背散射的问题结合X-ray曝光可获得高分辨率图形5. 电子束光刻的流程6. 电子束曝光技术的应用高精度掩模制备的主要手段。高精度掩模制备的主要手段。当今大部分高精度掩模