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
