Электронная литография

реклама
Электронная литография
-Фокусировка электронного пучка в
точку < 10 nm
-Очень маленькая длина волны –
нет дифракционных ограничений
-Прямая зарисовка структуры, не
нужны маски
-Разрешение зависит от используемого
резиста
Но, последовательная зарисовка –
небольшая производительность
С помощью электронной литографии создают экспериментальные партии или
единичные структуры, гибкий метод.
Электронные резисты
Специальные материалы, чувствительные к воздействию электронного
луча. Бывают также позитивные и негативные. У позитивного резиста
увеличивается растворимость областей, проэкспонированных электронным
пучком – т.е. при проявлении с облученной области резист будет удаляться
легче.
Позитивные резисты – гораздо большее применение, более
высокая разрешающая способность, меньше технологических операций
менее чувствительны к изменению параметров технологического
процесса.
Чувствительность - позитивного резиста характеризует дозу, которую
необходимо передать участку этого резиста для его полного проявления
за приемлемое время (обычно 1-2 минуты). Чувствительность, как
и дозу экспонирования электронного резиста, обычно измеряют в Кл/см2
(Зависит и от размеров структуры. Для точного определения – дозовый тест)
Контрастность – характеристика крутизны рельефа после проявления.
Определение контрастности:
Зависимость приведенной остаточной толщины резиста от приведенной дозы
Экпонирования (в log - масштабе).
Приведенная толщина – h/h0 – это остаточная толщина резиста после проявления
к начальной толщине.
Приведенная доза – отношение дозы экспонирования к чувствительности.
Дозовая кривая
D1-наибольшая доза, при которой резист
не проявляется
D0-минимальная доза, при которой резист
проявляется полностью
Взаимодействие электронов с резистом
Органический резист PMMA
Не растворимый
Растворимый
Характерная энергия разрыва связи – 10eV
Характерная энергия электронов в пучке – 10keV
Так же бывают двойные резисты, которые в зависимости от дозы излучения
ведут себя как позитивные и негативные при большей дозе. Например
PMMA и AZ5214E.
Резист AZ5214E – это
позитивный фоторезист, но при
большей дозе засветки
и при дополнительном
нагревании его можно
использовать как негативный
фоторезист. AZ5214E
используется так же как и
негативный электронный резист
Маска из AZ5214E
PMMA – позитивный электронный резист,
Но при больших дозах экспонирования в нем происходит процесс
«сшивания» (cross-link) и его также можно использовать как негативный.
JOURNAL OF MICROELECTROMECHANICAL SYSTEMS, VOL. 12, NO. 5, OCTOBER 2003
Электронные микроскопы
JEOL
Электронный литограф с лазерным
столиком позволяет точно зарисовывать
подложки большой площади
Электронный микроскоп,
систему литографии можно добавить
отдельно
Схема электронного микроскопа-литографа
В обычных системах зарисовка производится на напряжениях 20-30 kV
Прямое рассеяние электронов – зависит от резиста, уменьшение разрешения
Обратное рассеяние электронов в материале подложки – приводит к
дополнительной засветке – эффект близости
Эффект близости
Паразитный эффект, не позволяющий четко прорисовывать структуры.
Желаемая структура
Реальная засветка
Как бороться с эффектом близости?
-Засветка электронами больших энергий. Например, с ускоряющим
напряжением 50kV
-Использование очень низкие энергии электронов, но тогда большую
роль будет играть прямое рассеяние
-Использование специального программного обеспечения,
которое позволяет более точно рассчитать дозу в зависимости от
формы структуры
- Использование мембран в качестве подложек
Литография для метода теневого напыления
Используется 2 резиста с разной чувствительностью
PMMA
MMA
SiO
PMMA
MMA
SiO
PMMA
MMA
SiO
Al/AlOx/Al
PMMA
MMA
SiO
lift-off
SiO
Метод позволяет создавать сложные
многослойные наноструктуры за одну
литографию и один вакуумный цикл
нанесения плёнок
Примеры структур, изготовленных при помощи
электронной литографии
Карта мира. ИПТМ РАН
Примеры использования – сверхпроводящие структуры.
Эффект Джозефсона.
+I
_
+U
_
200 nm
Al
Cu
Al
Al
Cu
Al
Cu
INT FZK Germany
Carbon nanotubes
Nanowires
Полупроводниковые
нанопровода
Скачать