电子束曝光
物理学中的电子束激光与电子束曝光
物理学中的电子束激光与电子束曝光在当代科技发展的浪潮中，物理学的应用得到了广泛的关注和研究。
其中，电子束激光和电子束曝光是两个非常重要的领域。
本文将介绍电子束激光和电子束曝光的原理、技术应用以及未来的发展方向。
一、电子束激光的原理和应用电子束激光是一种利用电子束来实现激光效应的技术。
其基本原理是通过高能电子束与物质相互作用，产生激光辐射。
这种辐射具有较高的单色性和相干性，可以应用于光电子器件的研究和光学实验。
电子束激光的应用非常广泛。
在材料科学领域，电子束激光可以用于研究纳米结构材料的光电子特性，帮助科学家们更好地理解纳米材料的性质和行为。
另外，在纳米加工和集成电路制造过程中，电子束激光也可以用于制备微细结构，如纳米图案和微电子器件。
二、电子束曝光的原理和应用电子束曝光是一种利用电子束对物质进行曝光的技术。
其基本原理是通过对物质进行电子束打破，在曝光区域产生亚微米量级的变化，从而实现图案的制备。
电子束曝光在微纳加工领域有着广泛的应用。
在集成电路制造中，电子束曝光可以用于制作微细的电子器件和纳米图案。
与传统的光刻技术相比，电子束曝光具有更高的分辨率和制备精度，可以制备出更小的结构和更高的集成度。
三、电子束激光与电子束曝光的关系与发展电子束激光和电子束曝光是密切相关的两个领域。
电子束激光是电子束与物质相互作用产生的辐射，而电子束曝光则是利用电子束对物质进行曝光。
随着科技的进步，电子束激光和电子束曝光在互通性和应用领域上有着越来越大的潜力。
例如，在纳米加工领域，电子束激光可以用于制备微细结构，而电子束曝光可以实现更高分辨率的图案制作。
另外，电子束激光和电子束曝光还可以结合利用，实现更多复杂结构的制备和功能材料的研究。
未来，随着科技的不断发展，电子束激光和电子束曝光有望在更广泛的领域得到应用。
例如，在光电子器件研究中，电子束激光可以用于研究纳米材料的光电特性和光学性质，帮助开发出更高性能的光电子器件。
另外，随着纳米技术的不断突破，电子束激光和电子束曝光还可以应用于生物医学领域，实现更精准的疾病诊断和治疗。
电子束曝光在微纳加工中的应用
电子束曝光在微纳加工中的应用电子束曝光是一种高精度、高分辨率的微制造技术，它在微纳加工领域中发挥着极为重要的作用。
随着科技的不断发展，电子束曝光技术也在不断地完善和提升，越来越多的研究者开始关注它在微纳加工中的应用。
一、电子束曝光的基本原理电子束曝光是利用电子束在物体表面进行曝光加工，通过在物体表面打上一道或多道电子束，将其中的部分材料化学或物理地改变并形成一定形状的凸起，实现微表面加工的技术。
电子束曝光的核心是电子枪。
其结构包含发射极、加速极、聚束极和偏转极等部分。
通过合理构造的电子束枪可以控制电子束的聚焦和偏转。
二、电子束曝光的应用电子束曝光的应用非常广泛，包括芯片制造、显示器制造、光电子学、纳米加工、生物医学、传感器制造等领域。
其中，在微纳加工领域中，电子束曝光应用最为广泛。
1. 系统实现。
在微纳加工领域中，电子束曝光技术常用于制造微流控芯片、电子元器件、微机电系统等系统。
这些系统要求制造精度极高、尺寸微小，而电子束曝光技术恰好可以满足这些要求。
2. 生命科学研究。
电子束曝光还可以被应用于生命科学研究领域，为细胞分析和基因测序等研究提供便利。
通过对样品进行电子束曝光，可以获得高分辨率的图像和更为准确的结构信息，为研究者提供更为精确的数据支持。
3. 纳米制造。
电子束曝光技术还可以被应用于纳米制造领域。
通过在纳米领域上进行精细的加工，可以制造出更小、更复杂的微小结构。
这对于许多领域，如信息科学、纳米电子学、能源材料等，具有重大的研究意义和应用前景。
三、电子束曝光技术的发展趋势目前，电子束曝光技术已经被广泛应用于许多领域，但是随着科技的不断发展，尤其是纳米技术和微纳加工领域的迅速发展，电子束曝光技术也在不断地完善和提升。
1. 光刻技术的替代。
随着现代电子束曝光技术的不断完善，它已经可以取代传统的光刻技术，以更高的分辨率、更小的结构尺寸、更高的形状复杂度和更广泛的材料选择范围来制造微纳器件。
2. 元器件测量技术。
电子束曝光实验技术的使用教程
电子束曝光实验技术的使用教程随着科技的不断进步以及工业生产的快速发展，电子束曝光实验技术成为了一个不可或缺的工具。
本文将通过介绍电子束曝光实验技术的原理和常见的使用方法，帮助读者更好地理解和应用这项技术。
1. 电子束曝光实验技术的原理电子束曝光实验技术是一种通过电子束照射样品表面，控制电子束的能量和位置，实现对样品进行曝光和成像的技术。
其原理基于物质的光电效应，通过电子的入射和散射，探测物质的组成以及表面形貌。
2. 实验所需设备和器材要进行电子束曝光实验，首先需要准备相应的设备和器材。
常见的设备包括电子束扫描仪、样品台、电子束源和控制系统等。
此外，还需要使用一些基础的实验器材，例如真空室、标尺、电极等。
3. 实验准备工作在进行电子束曝光实验之前，需要进行一些必要的准备工作。
首先，需要将样品放置在样品台上，并根据实验要求进行固定和定位。
然后，将样品台放置在电子束扫描仪中，并确保其与电子束源之间的距离和角度合适。
最后，将实验所需的参数设置在控制系统中，并进行校准和测试。
4. 实验步骤一般来说，电子束曝光实验可以分为以下几个步骤进行：(1) 打开电子束扫描仪和控制系统，确保设备正常工作。
(2) 调整电子束的能量和聚焦位置，使其适合所需实验。
(3) 将样品放置在样品台上，并通过定位器进行固定和定位。
(4) 调整样品台的位置和角度，使得样品与电子束源之间的距离和角度合适。
(5) 使用控制系统设置电子束的扫描范围和速度。
(6) 开始电子束曝光实验，并观察样品表面的变化和反应。
(7) 根据实验结果，调整电子束的能量和位置，进一步优化实验效果。
(8) 实验结束后，关闭设备，清理实验现场，并保存实验数据和结果。
5. 注意事项和常见问题在进行电子束曝光实验时，需要注意一些细节和常见问题。
首先，要保持实验室的洁净和良好的通风环境，以避免灰尘和颗粒物污染样品。
其次，要注意安全操作，避免电子束的辐射对人体和设备造成损伤。
电子束曝光技术的发展与应用
电子束曝光技术的发展与应用电子束曝光技术属于一种先进的微电子制造技术，广泛应用于半导体、光伏、液晶显示器等领域。
随着高新技术的不断发展和微型化趋势的加强，电子束曝光技术的应用前景也越来越广泛。
一、电子束曝光技术的概念和基本原理电子束曝光技术是利用电场产生的电子束对物质进行直接曝光，使其发生化学或物理反应的一种加工方法。
其工作原理是将电子束积累并聚焦在细微的面积内，通过微型光刻机的控制系统，将电子束密集的轰击在工作对象上，来实现对工作对象进行直接的曝光加工。
电子束曝光技术可以解决传统机械加工工序所无法完成的微小加工，能够制作出尺寸更小、精度更高和形状更复杂的零部件。
同时，电子束曝光技术还可以制备各种硅基微型器件、纳米微孔等微纳米级器件。
二、电子束曝光技术的发展历程电子束曝光技术起源于20世纪40年代的美国，最早应用于核工业中的核燃料元件制造。
随着微电子制造技术的快速发展，电子束曝光技术逐渐成为微型电子器件加工中的主要技术之一。
1969年，美国贝尔实验室首次利用电子束准确地曝光出硅片原型。
1970年代初期，各大半导体公司纷纷购买和研发了电子束曝光设备，并将其应用于微电子制造领域，同时也取得了重大的技术突破。
1980年代中期，电子束曝光技术进入了快速发展期。
电子束大功率电子枪技术的出现，使得电子束曝光技术得以向着大功率、高速度和高效率方向发展。
到了21世纪以后，电子束曝光技术已经成为集成电路、微系统和MEMS技术的基础之一。
同时也已经广泛应用于液晶显示器、光学刻蚀、光阻制作等领域。
三、电子束曝光技术的优势1. 较高的制作精度电子束曝光技术可以实现非常高的分辨率和精度，能够制造出细微度和形状复杂的微电子器件。
另外，在加工过程中，电子束曝光技术还可以对加工过程进行实时控制，从而实现更加精确的加工，可将平均误差控制在1微米左右。
2. 更小的加工尺寸电子束曝光技术可以制造出尺寸更小的器件，微细加工的限制范围可以达到几个纳米级别，具有针对性、选择性和可控性能优点。
电子束曝光工作原理
电子束曝光工作原理电子束曝光技术是一种在电子器件制造和半导体工业中广泛应用的曝光技术。
它利用电子束对物质进行精确曝光，用于制作微型电子元件，如集成电路芯片。
本文将详细介绍电子束曝光的工作原理和应用。
一、电子束曝光的概述电子束曝光是一种非接触式的曝光技术，相比于传统的光刻技术，具有更高的分辨率和更好的制作精度。
其原理基于电子束的物质相互作用和聚焦控制。
二、电子束的发射与聚焦电子束曝光系统中的电子束由电子枪发射产生。
电子枪利用热电子发射原理，通过加热阴极将电子释放出来。
通过施加电场，将发射出的电子加速，形成高速电子束。
为了实现曝光的精度和分辨率，电子束需要进行聚焦。
聚焦系统通常由一组电磁透镜组成，通过对电子束施加不同的磁场来实现对电子束的聚焦控制。
聚焦系统的设计和优化，是实现高分辨率和高精度曝光的关键。
三、电子束控制系统为了实现高精度的曝光，电子束曝光系统需要配备一套精密的电子束控制系统。
该系统通常由计算机和控制软件组成，用来控制电子束的位置、运动速度、加速电压等参数。
电子束控制系统通过电磁偏转来控制电子束的位置和路径。
通常采用的方式是，通过施加电磁场对电子束进行转向和偏转，使得电子束按照预定的轨迹进行运动。
四、电子束与物质的相互作用电子束在物质中的相互作用是电子束曝光的核心原理。
当电子束照射到物质表面时，会产生电子-物质相互作用，其中包括电子散射、电子损失、电子激发等过程。
电子束曝光系统通常会采用正交扫描方式，即电子束从一个方向扫描到另一个方向，通过对待曝光的物质进行扫描，实现对物质的精确曝光。
五、电子束曝光的应用电子束曝光技术在半导体工业和集成电路制造中有着广泛的应用。
它可以用于制作微型电子元件、微电子器件等。
相对于传统的光刻技术，电子束曝光具有更高的分辨率和更好的制作精度，可以满足现代电子器件对于微小尺寸和高精度的要求。
此外，电子束曝光技术还可以应用于光刻模板的制造、纳米制造领域等。
随着科技的不断进步，电子束曝光技术在微纳加工领域的应用前景将更加广阔。
物理实验技术中的电子束曝光技巧
物理实验技术中的电子束曝光技巧在物理实验中，电子束曝光技术被广泛应用于材料表征和纳米加工等领域。
本文将以1200字左右的篇幅，从不同角度探讨电子束曝光技术的原理、应用及相关的技巧。
一、电子束曝光技术的原理电子束曝光技术是利用电子束在材料表面高速扫描和聚焦的特性，实现对材料进行曝光的一种技术。
其基本原理是利用电子枪产生电子束，然后通过一系列的电磁透镜和控制系统将电子束聚焦在样品上。
在样品表面，电子通过与材料相互作用，产生不同的效应，如电离、激发和损伤等，从而实现对材料的曝光。
二、电子束曝光技术的应用1. 纳米加工：电子束曝光技术在纳米领域的应用尤为广泛。
通过控制电子束在样品表面的位置和强度，可以实现纳米尺度的图案制备。
例如，在半导体产业中，电子束曝光技术可用于制作纳米电路和存储器。
此外，电子束曝光技术还可以产生纳米颗粒和纳米线等纳米结构，用于光学、电子学和生物医学等领域。
2. 材料表征：电子束曝光技术还可以应用于材料的表征。
通过对材料进行局部激发和损伤，可以获得材料的电子结构、物理性质和磁性等信息。
这对于研究材料的晶格结构、电子输运性质和表面形貌等起到了重要的作用。
例如，电子能谱技术结合电子束曝光技术，可以实现对材料的电子能级结构和表面化学成分的分析。
三、电子束曝光技术的技巧1. 控制曝光剂量：电子束曝光技术的曝光剂量是指单位面积内所接收到的电子束能量。
在实验中，控制曝光剂量的大小非常重要，因为它直接影响到材料的曝光效果。
如果曝光剂量过高，可能会造成样品的烧伤和损伤；而曝光剂量过低，则可能无法实现所期望的曝光效果。
因此，科学家需要通过优化控制参数，如电子束电流、曝光时间和加速电压等，来实现曝光剂量的精确控制。
2. 聚焦技巧：电子束曝光技术的聚焦是实现高分辨率曝光的关键因素。
实验中，通过调整电子束的聚焦透镜的参数，可以实现不同焦距下的聚焦效果。
科学家需要根据样品的要求和实验目的，选择合适的焦距和聚焦技巧，以获得良好的曝光效果。
电子束曝光技术的使用方法
电子束曝光技术的使用方法电子束曝光技术是一种广泛应用于半导体制造和微纳加工领域的高精度曝光方法。
它利用电子束的精细控制和高能量特性，可以对微小尺寸的器件进行曝光和制造。
本文将介绍电子束曝光技术的使用方法，并探讨它在现代科技领域中的重要性和应用前景。
一、电子束曝光技术的基本原理电子束曝光技术基于电子束的特性，利用电子流的聚焦和投影能力来实现高分辨率的器件制造。
该技术主要包括电子源、聚焦系统、投影光阻和显影等关键部分。
首先，通过电子源产生高能量的电子束，然后经过聚焦系统使电子束形成细小且聚焦的束流，接着通过投影光阻对待曝光的材料表面进行覆盖，并进行显影和后续处理，最终得到所需的微小器件。
二、1. 设计和准备在使用电子束曝光技术之前，首先需要进行器件设计和准备工作。
设计包括确定器件结构、尺寸和排布等，准备则包括选择合适的光阻材料、显影剂和处理设备等。
2. 设定曝光参数在进行电子束曝光之前，需要根据器件的要求和光阻的特性以及设备参数，设定合适的曝光参数。
其中，曝光剂量、曝光时间、聚焦和曝光速度等都是需要仔细考虑和调整的因素。
3. 进行曝光一切准备就绪后，便可以进行电子束曝光操作。
将待曝光材料放置在曝光台上，确保位置准确，并根据设定的参数进行曝光。
在曝光过程中需要密切观察，确保曝光质量和精度。
4. 显影和后续处理曝光完成后，需要进行显影和后续处理步骤来得到所需的器件。
根据光阻的特性选择相应的显影剂，将曝光区域的光阻去除，然后进行清洗和校准等后续处理工作。
三、电子束曝光技术的应用前景电子束曝光技术在半导体制造和微纳加工领域具有重要的应用前景。
首先，电子束曝光技术可以实现高分辨率的制造，能够处理微米乃至纳米级别的器件。
这对于半导体行业来说尤为重要，因为微小器件的制造对于电子器件的性能和性价比起到了至关重要的作用。
其次，电子束曝光技术具有高精度和高可控性的特点，能够满足目前科技发展对于制造精度的需求。
例如，在新型材料研究和光子学领域，电子束曝光技术的高分辨率和精细控制能力被广泛应用，有助于研究人员实现更先进的材料制备和光学器件设计。
ebl曝光计量 点与点之间的距离
ebl曝光计量点与点之间的距离一、ebl曝光计量简介ebl曝光计量是指在光学、电子显微镜、X射线和电子束曝光等领域对曝光量进行测量和计算的仪器。
ebl（Electron Beam Lithography）指的是电子束光刻技术，是一种制造微电子元件的重要工艺，它通过电子束对感光材料进行精确曝光，从而实现芯片上的图案刻写。
二、电子束曝光的基本原理电子束曝光是指利用电子束进行曝光的工艺。
在电子束曝光系统中，电子枪产生并加速电子束，然后通过一系列的透镜、偏转系统和掩膜，将电子束聚焦在感光材料上，达到曝光的目的。
在电子束曝光中，ebl曝光计量起着至关重要的作用。
它可以精确测量电子束对感光材料产生的曝光量，帮助制造微电子元件时控制曝光的精度和稳定性。
三、ebl曝光计量的原理和方法1. 哈特曼效应哈特曼效应是电子束在经过非均匀电场或磁场时发生的聚焦效应。
在ebl曝光计量中，利用哈特曼效应可以实现对电子束的精确聚焦和调控，从而确保曝光的准确性。
2. 感光材料的特性在ebl曝光计量中，选择合适的感光材料对曝光的结果至关重要。
不同的感光材料具有不同的曝光灵敏度和分辨率，需要根据具体的曝光要求进行选择和调整。
3. 曝光剂量的控制在ebl曝光计量中，需要精确控制曝光的剂量，以确保所需的图案在感光材料上得到清晰、准确的展现。
这需要对电子束的能量、当前密度等参数进行精准控制和调整。
四、点与点之间的距离测量在ebl曝光计量中，点与点之间的距离是一个重要的参数。
在制造微电子元件时，不同的元件之间需要精确的距离控制，这直接影响到元件的性能和稳定性。
1. 特征尺寸的测量在ebl曝光计量中，对微电子元件的特征尺寸进行精确测量是非常重要的。
这需要利用高精度的显微镜、扫描电子显微镜等设备，对曝光后的元件进行表面形貌和尺寸的分析和测量。
2. 亮场和暗场曝光在ebl曝光计量中，亮场和暗场曝光是常用的曝光方式。
在亮场曝光中，电子束所到之处感光材料发生曝光；而在暗场曝光中，电子束所到之处感光材料不发生曝光。
电子束曝光在芯片制造中的应用
电子束曝光在芯片制造中的应用2021年，芯片行业的对外出口金额达到了1.3万亿美元，是中国出口商品中增长最快的一类。
而只有先进的制造工艺能够保证芯片的质量和性能，而电子束曝光（EBL）技术就是实现这一目标的关键一步之一。
本文将介绍什么是电子束曝光技术、它在芯片制造中的应用、以及未来的发展前景。
什么是电子束曝光技术？电子束曝光技术是一种常见于现代芯片制造技术中的重要工艺，主要是通过利用电子束对芯片进行微小加工。
相比于光刻技术，电子束曝光技术具有更高的分辨率和更灵活的工艺处理。
在电子束曝光过程中，样品放置于电子成像仪中，然后，一束高能电子从相应的电子枪处发出，通过一系列的磁透镜聚束，将电子束聚焦，照射样品，以完成微观加工。
电子束曝光技术主要的优势在于其高能量和高分辨率。
这种高能量使得电子束可以穿透微小的结构，实现相应的材料去除或加工。
高分辨率，则是指电子束曝光技术的最小工艺尺寸低至纳米级别。
这种分辨率对于微电子制造是至关重要的。
它使得电子束曝光技术成为了当今先进芯片制造中的最关键百科技术之一。
电子束曝光技术在芯片制造中的应用电子束曝光技术广泛应用于芯片制造领域，包括处理芯片表面以及芯片本身制造。
先来看看芯片表面加工，目前，电子束曝光技术已经成为高端和超高端光刻机的核心曝光工具之一。
这种技术允许芯片制造商能够实现高分辨率、高剂量的曝光，从而可以实现优化、改善芯片表面质量。
这种技术可以用于芯片的刻蚀、芯片表面涂层、金属蚀刻、修复等等。
此外，使用电子束曝光可以精确处理图像，满足光刻机对于芯片制造的严苛要求。
而在芯片本身的制造方面，电子束曝光技术也具有特殊的优势。
例如，电子束曝光技术可以用于芯片测试结构的制造，可用于提高芯片真实测试状况的准确性，并验证样品的可靠性。
另外，这种和其可以在芯片制造的中间过程中定制化地制造小样或者小模具，这种模具可以用于下一笔订单或者用作研发样品。
此外，电子束曝光也可以用于制造更高级别的芯片部分，即非经典部分的组成元素。
电子束曝光的机理及其应用
电子束曝光的机理及其应用电子束曝光技术是一种重要的微纳加工技术，可以在微观尺度上制备出高精度及高分辨率的结构。
其机理主要涉及电磁相互作用、电子散射、电荷积累和化学反应等多种物理和化学过程。
而其应用领域涵盖了半导体器件、微电子机械系统、光学器件、MEMS、光学纳米结构、磁记录、生物医学等领域。
一、电子束曝光的机理电子束曝光是利用电子束对光刻光刻胶层进行曝光并形成所需结构的技术。
具体而言，其工作原理是利用光刻胶层吸收电子束造成的化学反应，进而使得光刻胶层在暴露区域发生化学反应，从而形成所需的图形。
在电子束曝光过程中，电子束穿过光刻胶层，与胶层中的分子反应，从而激发出化学反应并产生的化学物质。
这些物质呈现出较高的反应活性，在激活区域引发复杂的化学反应，并引起光刻胶层的变化。
其主要机理包括以下几个方面：1、电磁相互作用：电子束与物质分子发生电荷相互作用，产生一系列电磁效应，引发多种物理反应。
2、电子散射：电子束在穿过物质时，不断地与物质中的原子、分子作用，而使得电子束不断扩散，失去其初始定向性。
3、电荷积累：由于胶层在受到电子束的轰击时部分电子被激发离开分子，并在物质表面附着，形成电荷积累。
在胶层表面形成了一个具有异质性的极性区，促使胶层区域发生化学反应。
4、化学反应：电荷积累导致化学反应的发生，形成所需的结构。
上述机理相互作用，形成了一种复杂的物理和化学过程，从而实现了电子束曝光技术的工艺。
二、电子束曝光的应用电子束曝光技术在半导体和微纳加工工业中已有相当提高，其主要应用于制备高性能的硅芯片中，并且可产生仅有几十纳米大小的细微结构。
除此之外，电子束曝光技术还广泛应用于以下亚领域：1、微电子机械系统：微机电系统是一种利用微加工技术制造出来的微小机器人，它广泛应用于生物医学、机器人和电子设备等方面。
2、光学纳米结构：电子束曝光技术可以制备出精密的光学纳米结构，如布里渊光栅和衍射光栅等。
3、磁记录：电子束曝光技术可以应用于磁记录领域，用于高密度数据存储和高精度位图绘制等。
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集成技术中心技术报告
电子束曝光技术
中国科学院半导体研究所 半导体集成技术工程研究中心
韩伟华
Email: weihua@
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
¾
¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾
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 Metal
Semiconductor wafer
电子束光刻胶的厚度控制
Spin speed vs film thickness for PMMA 950K C resist 2% in Chlorobenzene
1400 1300
PMMA 950K C2 (n=1.486) Spin time: 30s Sub: Si (n=3.850) Baking: 185°C, 90s
Resist Film Thickness (Å)
1200 1100 1000 900 800 700 600 500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
SUSS Coating System
Spin Speed (rpm)
电子束的聚焦
Filament Anode Beam-blanker Aperture
V0<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 x
VU
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-Calibrtion
Sample (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-Beam
v 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
¾ 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。
电子束扫描方式与曝光
Gaussian beam, vector scan, fixed stage Area exposure
Dose =
I beam ⋅ Tdwell [µAs/cm²] 2 s
Ibeam = beam current Tdwell = dwell time
s = step size
Write field stitching→Chip Exposure
电子束剂量的比较
Positive Resist
E-Beam | | | | | | | C-C-C-C-C-C-C | | | | | | | | | | | C-C-C-C | | | | | | | C-C-C | | |
(a) 300 µC/cm2
Forward Scattering →Exposure
PMMA&ZEP
(b) 360 µC/cm2
Si
Backscattering
(c) 480 µC/cm2
邻近效应（Proximity Effet)
技术参数
z
电子束电压与图形剂量关系（曝光PMMA 950K正胶）
EHT Area Line Dot
z
10 kV 100 µC/cm² 300 pC/cm 0.1 fC
20 kV 200 µC/cm² 600 pC/cm 0.2 fC
30 kV 300 µC/cm² 900 pC/cm 0.3 fC
工艺方法
显影液 MIBK:IPA=1:3, 显影时间 10s-30s 定影液 IPA, 定影时间 10s-30s
高分辨率的纳米曝光图形的实现
验收曝光分辨率 控制曝光参数 ¾甩胶厚度 ¾电子束高压 ¾光阑孔径 线条宽度: 53.5nm ¾束斑聚焦 ¾曝光剂量 ¾显影时间 线条宽度: 10.5nm 极限曝光分辨率
圆孔直径: 85.6nm
圆孔直径: 22.4nm
ICP刻蚀的纳米线和纳米点图形
¾ 纳米结构胶掩膜：既要保证图形的纳米尺寸，又要保证掩膜的抗蚀能力 ¾ 控制胶厚度、曝光参数、显影时间和刻蚀气氛、功率和时间
ICP刻蚀
Plasma
PMMA substrate
20nm
43nm
40nm
边缘粗糙
50nm
65nm
各向异性湿法腐蚀的硅纳米线结构
Silicon nanowire by wet etching
w
Nanowire Mask
(a) w=150nm
(b) w=130nm
(c) w=40nm
Nanowire shrinkage by wet etching on silicon and SOI
Crystal facets of round mask
Silicon substrate
SOI substrate
光滑金属纳米线电极的制作
¾ 目的：解决纳米器件集成互联中纳米金属电极连线问题 金属
PMMA
substrate
154.8nm
单层胶的金属剥离工艺 粗糙、易断 金属
PMMA Copolymer
substrate 双层胶的金属剥离工艺 光滑、均匀
32.15nm 135.7nm
高光刻精度光刻版的制作技术
电子束曝光 E-beam PMMA 200nm Cr 145nm Glass 化学腐蚀铬版 PMMA Cr Glass 电导台阶版图
¾MA6光刻机精度：线宽 0.5μm 光刻胶图形
接触电极版图
。