电子束光刻技术研究

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1、电子束光刻技术研究摘要：介绍了纳米加工领域的关键技术——电子束光刻技术及其最新进展。简要介绍了电子束光刻技术和目前这种技术所存在的技术缺陷和最新的研究成果和解决办法，如：关于邻近效应的解决，关于电子束高精度扫描成像曝光效率很低的问题，如电子束与其他光学曝光系统的匹配和混合光刻等问题，以及关于抗蚀剂工艺的最新进展等。关键词：电子束光刻技术邻近效应电子束高精度扫描成像电子束与其他光学曝光系统的匹配混合光刻抗蚀剂工艺Abstract:Thispaperintroducesthekeytechnology——electronbeamlithographytechnologyand

2、thelatestdevelopmentsinthefieldofnanofabrication.Abriefintroductionandelectronbeamlithographytechnologycurrentlyexistsdrawbackofthistechnologyandthelatestresearchresultsandsolutions,suchas:theeffectonneighboringsettlement,onthelow-precisionelectronbeamexposurescanningimagingefficiencyissu

3、es,suchaselectronbeammixingandmatchingandotheropticallithographyexposuresystemandotherissues,aswellasthelatestdevelopmentsontheresistprocessandthelike.一：概述电子束光刻与传统意义的光刻(区域曝光)加工不同，其设备如图1所示，它是利用电子束在涂有电子抗蚀剂的晶片上直接描画或投影复印图形的技术。电子束光刻机与SEM(扫描电子显微镜)的原理基本相同，电子束被电磁场聚焦成微细束照到电子抗蚀剂(感光胶)上，由于电子束可以方便地由电磁

4、场进行偏转扫描，复杂的图形可以直接写到感光胶上而无需使用掩模版。与其他光刻技术相比，电子束光刻的优点非常明显：首先，电子束光刻分辨率高，可达0．1m，如直接进行刻蚀可达到几个纳米。用电子图1束加工制作出1～2nm的单电子器件已见诸报导。其次，电子束光刻不需要掩摸版，非常灵活，很适合小批量、特殊器件的生产。离子束光刻原理图如图2所示图2目前，电子束光刻主要用于制作光学光刻的掩模。其发展方向是可能提高曝光速度，以适应大批量生产，如采用变形电子束、高灵敏度的电子抗蚀剂、高发射度的阴极等尽管电子束光刻机较光学光刻机昂贵，但它的突出优点仍吸引着许多厂商。JEOLJBX一6300FS

5、电子束光刻系统就是比较典型的矢量扫描曝光方式的电子束光刻系统，该系统最细束斑可达2nm，极限曝光线条为6～8nm。NEC公司已准备投资2O亿美元，建立用电子束加工的0．2p．m生产线二．电子束光刻技术目前存在的问题电子束光刻系统虽然具有很高的电子扫描成像精度，由于它的束斑尺寸达纳米尺度，是实验室条件下进行微纳米光刻技术研究与开发的理想工具。电子束曝光系统从扫描方式上基本可以分成三个类型：圆形束光栅扫描电子束曝光系统、可变矩形束电子束拼接曝光系统和高斯束矢量扫描曝光系统。目前国际上制造高精度掩模主要采用电子束曝光系统和激光扫描图形发生器，通常采用曝光效率比较高的光栅扫描电子

6、束曝光系统和可变矩形束电子束曝光系统。在纳米加工中主要采用矢量扫描曝光方式的电子束光刻系统，直接在硅片上扫描写出图形，但是，要应用于纳米尺度微小结构的加工和集成电路的光刻工艺，仍然不是那么容易，必须解决以下几个关键的技术问题：第一，电子在抗蚀剂和基片中的散射和背散射现象造成的邻近效应问题，提出包括如何缓解电子散射效应影响的措施、几何修正技术和剂量调制校正技术等；第二，电子束高精度扫描成像曝光效率很低的问题，如电子束与其他光学曝光系统的匹配和混合光刻等问题；第三，电子抗蚀剂和电子束曝光、显影以及刻蚀等工艺技术问题。三．邻近效应邻近效应校正措施主要有两种：一种方法是通过优化曝

7、光一显影工艺条件和有效的工艺措施抑制邻近效应的产生或降低其影响程度；另一种方法是采取软件修正措施，主要通过波前工程实施几何图形尺寸调整，或实施曝光剂量调制，或将二者相结合来修正邻近效应。对于孤立的线条或简单的器件，可以采用在版图设计时预先改变几何图形的形状以补偿邻近效应影响的方法。曝光比较复杂时，通常要采用以Sigma—CCAPROX和Layout—BEAMER为代表的邻近效应校正软件实施曝光剂量调制的方法进行修正。一般先通过蒙特卡罗方法模拟并结合大量的实验，对实测邻近图形变形的数据进行拟合，也可以利用CAPROX—PD等软件