Электронная литография-Фокусировка электронного пучка в точку < 10 nm

-Очень маленькая длина волны –нет дифракционных ограничений

-Прямая зарисовка структуры, не нужны маски

Но, последовательная зарисовка –небольшая производительность

-Разрешение зависит от используемогорезиста

С помощью электронной литографии создают экспериментальные партии илиединичные структуры, гибкий метод.

Электронные резистыСпециальные материалы, чувствительные к воздействию электронноголуча. 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 операцийменее чувствительны к изменению параметров технологическогопроцесса.

Чувствительность - позитивного резиста характеризует дозу, которую необходимо передать участку этого резиста для его полного проявления за приемлемое время (обычно 1-2 минуты). Чувствительность, каки 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.

D1-наибольшая доза, при которой резист не проявляетсяD0-минимальная доза, при которой резистпроявляется полностьюДозовая кривая

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 излученияведут себя как позитивные и негативные при большей дозе. Например

PMMA и AZ5214E.

JOURNAL OF MICROELECTROMECHANICAL SYSTEMS, VOL. 12, NO. 5, OCTOBER 2003

Резист AZ5214E – это позитивный фоторезист, но при

большей дозе засветкии 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.

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

Обратное рассеяние электронов в материале подложки – приводит кдополнительной засветке – эффект близости

Прямое рассеяние электронов – зависит от резиста, уменьшение разрешения

Эффект близостиПаразитный эффект, не позволяющий четко прорисовывать структуры.

Реальная засветка

Желаемая структура

Как бороться с эффектом близости?

-Засветка электронами больших энергий. Например, с ускоряющимнапряжением 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 отформы структуры

- Использование мембран в качестве подложек

Литография для метода теневого напыления

PMMA

MMA

SiO

PMMA

MMA

SiO

PMMA

MMA

SiO

PMMA

MMA

SiO

SiO

lift-off

Используется 2 резиста с разной чувствительностью

Al/AlOx/Al

Метод позволяет создавать сложные многослойные наноструктуры за одну литографию и один вакуумный циклнанесения плёнок

Примеры структур, изготовленных при помощи электронной литографии

Карта мира. ИПТМ РАН

Примеры использования – сверхпроводящие структуры. Эффект Джозефсона.

IU

+ _

+ _

200 nm

Al AlAl Cu

Al Cu AlCu

INT FZK Germany

Carbon nanotubes

Nanowires

Полупроводниковые нанопровода