电子束曝光(Electron Beam Lithography,EBL)是利用某些高分子聚合物 - 光刻胶对电子敏感而形成曝光图形的,是光刻技术的延伸,主要应用在纳米器件的微结构,光栅、光子晶体等集成光学器件,MEMS结构,小尺寸光刻掩模板等领域。
1 光刻胶的分类
光刻胶主要分为正胶和负胶。凡能在电子束照射下,以交联反应为主的光刻胶称之为负性光刻胶,简称负胶;凡能在电子束照射下,以降解反应为主的光刻胶称之为正性光刻胶,简称正胶。
负性电子束光刻胶主要为含有环氧基、乙烯基或欢硫化物的聚合物,最常用的是COP胶。正性电子束光刻胶主要为甲基丙烯甲酯、烯砜和重氮类聚合物,最常用的是PMMA胶,分辨率高。
2 典型的曝光步骤
光刻胶制备(超声波清洗器,加热板,旋转涂布机,基片,光刻胶)→电子束曝光→显影(甲基异丁基酮:异丙醇 - MIBK:IPA,异丙醇:水 – IPA:H2O)→金属沉积:Cr,Ti,Au等→剥离(使用丙酮或氧等离子体)。
3 TESCAN的EBL解决方案
3.1 配置EBL系统的TESCAN电镜
TESCAN的所用型号电镜均可配置EBL系统,包括钨灯丝电镜系列VEGA3和VEGA3 EasyProbe,场发射电镜系列MIRA3和MAIA3,双束系列LYRA3,FERA3和GAIA3。
3.2 EBL组件
TESCAN的EBL组件提供电子束曝光的完整解决方案,具有很高的性价比,包含静电束闸,DrawBeam软件,电子束曝光工具盒和用户手册。
3.2.1 静电束闸(Beam Blanker)
静电束闸用于电子束的偏转,使电子束仅作用在需要曝光的图形区域。
3.2.2 电子束曝光工具盒
电子束曝光工具箱包含碳喷金标样,测试试样包含5个涂有65nm厚度的950PMMA、5个110nm厚度的950PMMA和5个空白硅片,DrawBeam软件离线版许可证等。
3.2.3 DrawBeam软件
TESCAN的DrawBeam软件具有如下特点:
n 16位矢量扫描分辨率的图形模块
n 现代直观的用户界面
n 许多不同形状的独立图形:圆形,矩形,任意方向和形状的多边形,点,线,字母数字混合文本,等
n 多层项目管理 – 每层有其不同的参数(束流,驻留时间,间距,剂量,等)
n 完全集成,类似CAD的多层编辑器允许用户进行离线编辑
n 可导入CAD和GSDII文件
n 邻近效应校正和图形校准
DrawBeam的图形编辑器拥有19种基本图形,可导入Bitmap、GASII、DXF等格式,可实现对像的组合/取消组合、剪切、复制、粘贴、缩放、旋转等操作,可生成对像矩阵,具有多层编辑功能。
3.3 应用案例
TESCAN的电子束曝光系统可用集成电路、光学光刻的掩模制造、纳米技术的工具等。