电子束曝光EBL培训PPT演示课件
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提要设备的组成、性能及相关工艺设备 电子束曝光设备的操作程序 电子束曝光的关键技术曝光模板的设计 电子束光刻胶的厚度控制 电子束的聚焦 坐标系的建立与写场对准 纳米套刻技术 电子束扫描方式与曝光 电子束剂量的比较与技术参数高分辨率的纳米曝光图形的实现 电子束光刻用户的培训设备的组成与性能德国EBL Raith150主要用途• 量子纳米器件的微结构:如纳米电子器件,AB环 • 集成光学器件:光子晶体, 光栅, 弯曲波导 • NEMS 结构 • 小尺寸的光刻板,如1×1 cm2 • 对应版图进行SEM观察主要特征• 电子枪:高分辨率的热场(Schottky)发射源 (尺寸: 20nm) • 束能量可调:200eV-30keV • 图形直写(<0.5μm) :最小线宽分辨率20nm • 写场可调: 0.5µm-1000µm • 图形快速生成:10MHz 描写速度 • 晶片支架:1cm2 样片~ 6inch晶片 • 水平控制:三点压电接触(自动)或6”激光干涉平台(手动) • 双PC机控制系统:曝光与SEM测量 • 图形编辑:GDSII格式,剂量可调设备的组成电子束曝光及其相关工艺设备光刻衬底甩胶衬底 电子束曝光 微米工艺 + 纳米工艺电子束套刻 ICP刻蚀衬底显影等离子体衬底 图形转移金属 衬底 衬底金属蒸发去胶 SEM 观察电子束曝光设备的操作程序• 设备启动• 样品传入 • 低倍聚焦 • 定义坐标 • 高倍聚焦100nm• 写场对准 • 测束电流 • 参数设定 • 样品曝光 • 样品取出曝光精度: 10nm曝光模板的设计单层模板 套刻模板Pattern Transfer MetalSemiconductor wafer电子束光刻胶的厚度控制Spin speed vs film thickness for PMMA 950K C resist 2% in Chlorobenzene1400 1300PMMA 950K C2 (n=1.486) Spin time: 30s Sub: Si (n=3.850) Baking: 185°C, 90sResist Film Thickness (Å)1200 1100 1000 900 800 700 600 50010001500200025003000350040004500SUSS Coating SystemSpin Speed (rpm)电子束的聚焦Filament Anode Beam-blanker ApertureV0<2.5keV V0 >2.5keV V0 >20keV坐标系的建立与写场对准坐标系的建立 Global变换:样品(U,V) ⇔ 样品台(x,y)移动和倾角修正Design (u, v) U V y套刻图形坐标系的建立 Local变换: 版图 (u,v) ⇔ 样品(U,V)三点调整rotation shift xVU写场的对准 图形拼接 ⇔ 样品台移动 曝光起点(U,V) ⇔ 写场中心V缩放因子和 倾角的修正write field曝光U写场对准Self-CalibrtionSample (U,V) Beam (zoom, shift, rotation)Beam movement Stage movement by laser interferometer WF Area: 100µm(U,V) particle纳米套刻技术套刻模板图形(u,v)E-Beamv V O U u 整体坐标系克服电子束套刻的对准误差 1. 样品台移动带来的写场拼接误差; 2. 电子束偏转带来的读取误差; 使电子束准确套刻范围局限在0.04mm2套刻范围问题的解决 改变写场对准方式,局部套刻 范围提高到4mm2,增大了100 倍,对准误差小于40nm。