电子束纳米加工技术研究现状
纳米电子技术的现状及发展展望
纳米电子技术的现状及发展展望纳米电子技术是指应用纳米科学和纳米技术原理和方法，在电子器件和电子元件领域进行研究和开发的技术。
它通过控制和利用纳米尺度下的物质特性和现象，实现了电子器件的尺寸迅速缩小、性能大幅提高的突破，被视为电子技术领域的下一个重要突破口。
纳米电子技术可以应用于多个领域。
在电子材料方面，通过控制纳米尺度下的材料结构和性质，可以制备出具有超高导电性、超高导热性和超高能量储存能力的新型材料，解决了传统电子材料瓶颈问题。
在器件制备方面，纳米电子技术可以实现超大规模集成电路、高速高频器件、柔性电子器件等，为信息技术进一步发展提供了强有力的支撑。
在设备尺寸方面，纳米电子技术可以将器件的尺寸缩小到纳米尺度以下，实现极高集成度和低功耗的微纳电子系统，为未来超级计算机和量子计算机的发展提供了基础。
目前，纳米电子技术已经在柔性电子、纳米存储器、纳米传感器和纳米光电器件等领域取得了重要研究突破和应用示范。
柔性电子技术结合了纳米材料的柔韧性和导电性，实现了可弯曲、可折叠的电子设备，具有巨大的应用潜力。
纳米存储器技术利用纳米尺度下的新型存储材料和存储结构，实现了容量更大、速度更快、稳定性更高的存储设备。
纳米传感器技术通过利用纳米尺度下的物理和化学效应，实现了对环境、生物和化学物质的高灵敏度、高选择性的检测，为智能物联网和生物医学领域提供了强大的支持。
纳米光电器件技术基于纳米光子学和纳米材料的特性，实现了高性能、高效能的光电器件，为光通信、光存储和光电能转换等应用提供了新的解决方案。
纳米电子技术仍面临着一些挑战和问题。
纳米制造技术的精度和可靠性需要进一步提高。
由于纳米尺度下的物质行为受到量子效应和表面效应的影响，制备纳米器件需要更高的工艺精度和材料均匀性，避免制造缺陷和不稳定性。
纳米材料的制备和性能控制也是一个关键问题。
纳米电子器件的性能往往取决于纳米材料的结构和形状，如何有效控制和操纵纳米材料的性质，需要进一步研究和理解。
纳米电子技术的现状及发展展望
纳米电子技术的现状及发展展望纳米电子技术是近年来备受关注的研究领域，它的出现和发展对我们的生活和未来有着深远的影响。
本文将对纳米电子技术的现状及未来发展进行介绍和展望。
一、纳米电子技术的现状纳米电子技术是指利用纳米科技和电子技术相结合，以纳米米级材料为基础，研制出尺寸极小的电子器件和系统的一种技术。
它是当今信息领域中尺寸最小、功能最强大的新型微电子技术，被视为当今电子技术的下一代发展方向。
纳米电子技术的应用非常广泛，涉及到电子器件的制造、信息存储、传感器、通信技术等多个领域。
在电子器件的制造领域，纳米电子技术可以制造出尺寸更小、性能更稳定的集成电路，从而提高电子产品的性能和可靠性。
在信息存储领域，纳米电子技术可以实现更大容量、更快速的存储器件，满足人们日益增长的数据存储需求。
在传感器领域，纳米电子技术可以制造出更灵敏的传感器，用于环境监测、医疗诊断等领域。
在通信技术领域，纳米电子技术可以制造出更小、更节能的通信设备，满足人们对通信设备小型化、高性能化的需求。
纳米电子技术的研究和发展正在不断地取得新的进展。
目前，世界各国都在积极开展纳米电子技术的研究工作，并取得了一些重要的成果。
在电子器件的制造领域，研究人员已经成功地制造出了尺寸仅为几纳米的晶体管和纳米线，这些纳米电子器件具有极高的性能和稳定性。
在信息存储领域，研究人员已经成功地制造出了基于纳米技术的存储器件，其容量和速度大大超过了传统的存储器件。
在传感器和通信技术领域，研究人员也取得了一些重要的进展，成功地制造出了一些高性能的纳米传感器和通信设备。
1. 纳米电子技术的发展趋势纳米电子技术的发展趋势主要有以下几个方面：尺寸越来越小。
随着纳米技术的不断进步，人们可以制造出尺寸更小、功能更强大的纳米电子器件，从而满足人们对电子产品小型化、高性能化的需求。
性能越来越稳定。
纳米技术可以制造出具有更高性能和更稳定性的电子器件，使得电子产品的性能和可靠性得到了极大的提升。
纳米电子技术的现状及发展展望
纳米电子技术的现状及发展展望纳米电子技术是指利用纳米尺度下的材料、器件和工艺来设计和制造电子元件和系统的技术。
它是继微电子技术、光电子技术之后的又一重要技术革新，具有较高的科学研究价值和应用潜力。
本文将从纳米电子技术的现状和发展展望两个方面进行探讨。
现状：纳米电子技术的发展起步较早，目前已经取得了一系列重要的研究进展。
纳米材料在纳米电子器件中的应用已经取得突破。
纳米材料的特殊性质使得纳米器件具有更高的性能和更低的能耗。
碳纳米管和石墨烯等一维和二维纳米材料具有优异的导电性和热导性能，可以用于制造高性能的晶体管和传感器等器件。
纳米电子技术在能源领域的应用也取得了一定进展。
纳米材料的特殊结构和性质使得其在太阳能电池和储能材料中有广阔的应用前景。
纳米电子技术在生物医学领域也有重要的应用。
纳米传感器可以实现对生物分子的高灵敏检测，纳米药物可以实现靶向治疗和药物释放控制。
纳米电子技术还在信息存储领域具有广阔的前景。
利用纳米材料和纳米结构可以大大提高存储密度和读写速度。
发展展望：纳米电子技术在未来的发展中仍然存在一些挑战和问题。
纳米材料的制备和加工技术需要进一步改进和发展。
纳米材料的制备困难度较大，而且成本较高，需要寻找更加高效和经济的方法。
纳米器件的可靠性和稳定性问题需要解决。
由于纳米材料的特殊性质，纳米器件容易受到环境的影响，稳定性较差。
如何提高器件的可靠性是一个重要课题。
纳米电子技术的产业化和商业化进程也需要加快。
一些纳米电子技术的理论和实验研究已经取得突破，但是在产业化和商业化方面还存在一定的滞后。
如何将纳米电子技术应用到实际生产中，是一个重要的难题。
纳米电子技术在未来有广阔的发展前景。
随着纳米材料、器件和工艺的不断发展，纳米电子技术将在信息领域、能源领域、生物医学领域等方面带来革命性的变革。
纳米电子技术还将与其他技术如人工智能、量子计算等相结合，进一步推动科技的创新和进步。
电子束技术在纳米加工中的应用研究
电子束技术在纳米加工中的应用研究近年来，纳米科技的迅速发展使得纳米加工成为了研究的热点。
而在纳米加工中，电子束技术作为一种重要的工具被广泛应用。
本文将探讨电子束技术在纳米加工中的应用研究，并对其未来的发展进行展望。
1. 电子束技术的基本原理电子束技术是利用高能电子束对材料进行加工和表征的一种方法。
它利用电子的波粒二象性和电子与物质的相互作用，通过对电子束的控制，实现对纳米尺度下材料的刻蚀、沉积、掺杂等加工过程。
2. 电子束技术在纳米制造中的应用2.1 纳米结构制备电子束技术可以精确控制电子束的走向和能量，因此可以在纳米尺度上制备具有高度精度和复杂结构的纳米器件。
例如，通过扫描电子束原创显微镜（SEM）的电子束对显影剂进行曝光，可以制备出纳米尺度的光刻模板，用于生物芯片的制备。
2.2 材料改性与纳米成型电子束技术也可以通过在材料表面形成局部加热和融化来实现纳米尺度的纹理图案制备。
此外，电子束还可以通过控制电子束的能量和剂量来实现材料的掺杂和表面改性。
例如，通过电子束原位掺杂技术可以实现硅基材料的局部掺杂，从而在纳米尺度上改变材料的电学性能。
2.3 纳米结构表征与分析除了纳米结构的制备，电子束技术还广泛应用于纳米结构的表征与分析。
通过电子束探针技术，可以获取材料的表面形貌、晶体结构和成分分布等信息。
此外，电子束探针还可以实现对材料的纳米尺度力学、电学和热学性质的表征。
3. 电子束技术面临的挑战与发展方向尽管电子束技术在纳米加工中的应用已经取得了重要的突破，但仍然面临着一些挑战。
首先，电子束的造价较高，限制了其在实际生产中的应用。
其次，电子束在纳米加工过程中容易引起材料的辐射损伤，限制了其对一些材料的应用。
然而，随着纳米科技的发展，电子束技术有望迎来新的发展机遇。
首先，随着纳米器件尺寸的进一步缩小，对制备精度和控制精度的要求将越来越高，电子束技术在这里将发挥重要的作用。
其次，电子束技术结合其他纳米加工技术，例如光刻技术和离子束技术，将有望实现更加复杂和精细的纳米加工。
纳米电子学的研究现状与未来发展趋势
纳米电子学的研究现状与未来发展趋势导语：纳米电子学作为新兴学科领域，以其独特的研究对象和广阔的应用前景受到了广泛关注。
本文将围绕纳米电子学的研究现状和未来发展趋势展开讨论，揭示其在电子器件与技术领域的重要性和前景。
第一部分：纳米电子学的研究现状随着科学技术的进步和人类对微观世界认识的深入，纳米电子学在过去几十年取得了长足的发展。
纳米电子学是研究纳米尺度下电子结构与性质的科学，旨在通过纳米尺度材料的制备、特性调控和器件设计来推动电子技术发展。
首先，纳米材料的制备与研究已取得了重要突破。
纳米材料具有特殊的物理、化学和电子性质，可以在纳米尺度上表现出与宏观材料不同的行为。
纳米颗粒、纳米线、纳米膜等纳米结构的制备成为纳米电子学的关键，通过控制纳米材料的形貌、尺寸和结构，可以调控其电子性质和器件性能，为纳米电子器件的实现提供了基础。
其次，纳米电子器件的研究取得了显著进展。
纳米尺度下电子器件具有特殊的性能和功能，如高速、低功耗和灵活性等。
纳米电子器件包括纳米晶体管、纳米传感器、纳米记忆等，已经在信息存储、通信、能源等领域展现出广阔的应用前景。
研究人员通过新型材料的开发、器件结构的优化以及工艺工程的改进，不断提升纳米电子器件的性能和可靠性。
第二部分：纳米电子学的未来发展趋势纳米电子学以其结构可控、性能可调的特点，将继续在电子器件与技术领域发挥重要作用并取得更多突破。
首先，纳米尺度下新型材料的研究将成为纳米电子学的重要方向。
纳米材料的表面和界面性质对电子结构和性能的影响巨大，因此研究人员将致力于发现新颖的纳米材料，并研究其特殊的电子性质和器件应用。
例如，二维材料石墨烯已成为纳米电子学的研究热点，其优异的电子输运性能和独特的表面反应活性带来了许多新颖的纳米电子器件。
其次，纳米尺度下的器件结构和功能性探索将成为纳米电子学的重要任务。
新一代的纳米电子器件需要结合纳米材料的特性，发挥其优势。
例如，纳米线与纳米结构相结合的器件可以实现高效能的电子传输和功能器件的集成。
纳米加工技术的研究和发展
纳米加工技术的研究和发展近年来，随着科技的发展和经济的进一步发展，人们对纳米级材料和器件的需求越来越大。
纳米级材料和器件的研究和应用，将对各个领域的发展产生重要影响。
而纳米加工技术作为纳米级材料和器件的制造工艺之一，已经成为人们关注的热点领域。
一、纳米加工技术的定义纳米加工技术，是将传统的微加工技术扩展到纳米级别的一种技术。
它主要是通过一系列精密的微型加工过程，对纳米级物质进行加工处理，生成特定的形状和结构，达到所需的特殊性能。
它不仅可以制造出精密度高、纳米级的物体和结构，而且能够实现生产的高效性和成本的降低。
二、纳米加工技术的研究现状目前，国内外纳米加工技术的研究取得了重要的进展。
一方面，随着科技的发展，许多新的纳米加工技术不断涌现。
例如，通过扫描探针显微镜来进行局部化学反应的修饰、利用深紫外光刻技术来制造出纳米级别的图案、实现无影刻蚀等等。
这些技术的发展，为实现高精度和大规模的纳米加工提供了更多可能性。
另一方面，纳米加工材料也在不断拓展。
目前，常见的纳米加工材料有金属、半导体、氧化物等。
这些材料可以通过纳米材料科学和纳米加工技术的有机结合，实现更加精密和高效的纳米加工。
三、纳米加工技术在工业上的应用纳米加工技术在工业上的应用十分广泛，主要包括以下几个方面：1. 纳米传感器的制造纳米传感器利用纳米级别的材料和结构，通过对环境变化的敏感度达到信号处理的目的。
通过纳米加工技术，可以制造出纳米传感器的特定结构和尺寸，从而达到更好的传感效果。
2. 纳米电子器件的制造纳米电子器件利用纳米级别的材料和结构，实现更小、更快、更高精度和更低耗能的电路元件，为电子信息领域的发展提供了新的思路。
3. 生物医学领域的纳米加工纳米加工技术的应用不仅局限于电子领域，还涉及到生物医学领域。
通过对纳米级别的材料进行加工，可以制造出生物材料和微流控芯片，进一步推动生物医学技术和医疗设备的发展。
四、纳米加工技术面临的挑战虽然纳米加工技术在工业上的应用越来越广泛，但是也面临着一些挑战。
电子束微细加工技术的发展和应用
电子束微细加工技术的发展和应用电子束微细加工技术是一种高精度、高效率的加工技术，其发展和应用已经超出了传统的加工界限。
本文将从技术原理、应用领域以及未来发展等方面，探讨电子束微细加工技术的现状和前景。
一、技术原理电子束微细加工技术利用电子枪发射的高速电子束，通过密集的电子轰击，把材料表面剥离，并形成所需要的形状。
其主要原理是利用电子束在材料表面的能量转化作用，将部分电子能量转化为材料内部原子的动能，从而产生电离、碰撞、沉积等作用，从而实现微细加工。
该技术的优点在于，可以实现高精度、高速度、高效率、无污染和低成本的微细加工。
同时，电子束微细加工技术还可以通过控制电子束的聚焦、扫描、转移等操作，实现材料的微调和微分形状的加工，从而满足不同材料的加工需求。
二、应用领域电子束微细加工技术已经得到广泛的应用，主要包括微电子、光电子、机械制造、纳米技术等领域。
在微电子领域中，电子束微细加工技术已经成为一种非常重要的工艺。
它可以实现微元件、微结构和微电路的制造，尤其是在微芯片的制造中，电子束微细加工技术可以实现更高的制造精度和分辨率，从而为微芯片的制造提供了有力的支持。
在光电子领域中，电子束微细加工技术一直是光学器件加工的主流技术之一。
它可以实现各种不同的光学元件加工，如光阑、分束器、棱镜、反射镜等，从而为光电子行业提供了更加精密的元器件和设备。
在机械制造领域中，电子束微细加工技术可以实现极小尺寸的微型工件的制造，在航空、汽车、军工等领域中也有广泛应用。
同时，电子束微细加工技术还可以实现不锈钢、钛合金等高强度材料的微细加工，从而提高了材料的利用价值和应用范围。
在纳米技术领域中，电子束微细加工技术可以实现纳米尺寸级别的制造和加工。
它可以制造纳米级别的器件、电路、传感器等。
同时，该技术还可以实现纳米粒子和纳米结构的制造，从而为纳米材料的研究提供了非常关键的加工手段。
三、未来发展未来，随着科学技术的不断进步和应用领域的不断拓展，电子束微细加工技术的应用范围还将不断扩大。
电子束加工技术的研究与应用
电子束加工技术的研究与应用电子束加工技术（Electron Beam Machining）是一种高能量密度的金属加工方法，利用电子束的高速运动和高能量集中，在工件表面瞬间加热并融化材料。
与传统金属加工方法（如机械加工、电火花加工、激光加工）相比，电子束加工具有加工速度快、精度高、能耗低等优点，在航空航天、汽车、电子、医疗等领域均有广泛应用。
本文将着重探讨电子束加工技术的研究进展和应用现状。
一、电子束加工技术的原理和特点电子束加工技术是利用加速器将电子加速到光速附近，并通过特殊的几何形状的电子透镜束缩成一束高速电子束。
当电子束照射到金属表面时，其能量被转化为热能，使金属表面瞬间升温至熔化温度并融化。
同时，电子束在金属中的运动引起金属内部原子的弹性碰撞和不弹性碰撞，从而产生热扩散和塑性变形，最终实现对工件的加工。
电子束加工技术具有以下几个特点：1. 高能量密度：电子束加工的能量密度高达10^9 W/cm2以上，远高于传统加工方法，可以实现对薄膜、微细结构等工艺难度较大的部件的加工。
2. 高精度加工：电子束加工具有高精度、高分辨率和高表面质量的优势，对于形状规则复杂的零件及超精细加工有很强的适应性。
3. 无切削力加工：电子束加工是一种非机械切削类加工方法，不存在机械摩擦或挤压等现象，因此对被加工物的变形、振动、屈曲、拉伸等无任何影响。
4. 处理难加工材料：电子束加工可以处理钨、钼、铌、铬、镍等难加工材料，对黑色金属、色金属、难切削材料以及各种合金均能轻松完成加工。
二、电子束加工技术的研究进展电子束加工技术诞生于20世纪50年代，经过数十年的发展研究，目前已经取得了一系列重要的研究成果。
1.关键技术研究电子束加工技术需要高能量密度、高稳定性的电子束，这需要对电子加速器、透镜束等关键技术进行深入研究。
目前，电子束加工技术主要应用的加速器有线性加速器、驻波加速器和微波加速器等，而电子透镜束的研究则鉴于于电子束聚焦能力的提高和加工精度的进一步提高。
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1998年微 细 加 工 技 术№.2第2期M icrofabricati on T echno logy1998电子束纳米加工技术研究现状卢维美(中国科学院电工研究所,北京100080) 【摘要】 纳米科学技术是80年代后期发展起来面向21世纪的高新技术,纳米加工技术是制造量子微结构的主导技术。
电子束纳米加工推动着微细加工技术的研究向着分子、原子量级的纳米层次发展。
本文重点介绍电子束纳米曝光技术的研究现状及发展前景。
关键词:纳米技术;电子束曝光技术;研究现状1 概 述随着微电子技术的发展和应用市场的开发,对集成电路要求的集成密度越来越高,电路设计尺寸不断缩小,从微米级到亚微米级深入到分子、原子量级的纳米级。
预计在2000年0.25Λm到0.18Λm线宽的加工将得到普及和应用,集成电路将达到109吉级电路,生产出1GB的动态存贮器、每秒执行1吉条指令的微处理器和每秒1吉字节的通讯芯片,人们将实现在一个芯片上集成10亿个晶体管元件的超大规模集成电路的设想。
到2010年将是0107Λm 线宽的加工能力,集成电路将迈进1012太极电路,0107Λm线宽加工促使器件的结构产生革新,一方面对材料的性能参数和加工工艺提出更高要求,另一方面也面临“一个极限问题”,迫使人们去探索及认识微细加工的极限,研究基本的曝光过程,探索未来下一代新的集成电路产品。
应运而生的纳米加工技术的出现及发展,必将在微电子学领域中引起巨大的技术开拓,例如量子效应的出现将会导致器件的革新。
随着器件尺寸进一步缩小,一旦电子运动的空间被限制在德波罗意波长(几十纳米)时,各类器件便按量子力学规律运行,即电子移动呈现低维性,由三维宏观系统变为二维甚至0维系统,形成超晶格层和量子结构。
利用超晶格、量子阱、量子线和量子点等微结构所具有的各种量子化效应,设计和制作新一代的量子功能器件,如量子线、量子点激光器,高速逻辑和多值逻辑器件,高速开关器件及大容量的存贮器。
传统的微电子学发展到纳米电子学,这是目前相当活跃的新的研究领域〔1,4〕。
按加工尺寸而言,微细加工技术可划分为:微米技术(1Λm以上),亚微米技术(500nm ～100nm),纳米技术(100nm～1nm),原子技术(1nm～011nm以下),纳米微结构一般指结 收稿日期:1997—12—18构尺寸从几nm到几十nm的低维量子体系。
硅的微加工工艺技术的进步以及微细束加工技术的日渐成熟,人们常用M B E、M OCVD、X射线、离子束、电子束等技术制备各类纳米量子微结构。
电子束曝光技术是迄今为止分辨率最高的一种曝光手段,是生产及研制集成光学器件、更高频的FET器件、量子效应器件以及超微细曝光的主导技术之一,以下主要介绍电子束纳米曝光技术发展和研究现状,并简单介绍电子束纳米诱导表面淀积技术和电子束全息干涉纳米曝光技术。
2 电子束纳米曝光技术发展和研究现状电子束纳米曝光的核心问题是设计一个高分辨率的电子光学系统,使其具有高质量的纳米曝光能力。
最初人们用改进的扫描电子显微镜(SE M),理论上可以将电子束聚焦到10nm 以下,由于邻近效应等因素的影响,在抗蚀剂上图象的分辨率往往大于10nm。
另一方面,采用扫描透射电子显微镜(ST E M)和扫描隧道显微镜(STM)作为曝光手段。
如剑桥大学工程系和I BM公司T1J1沃森研究中心合作在JEOL的JE M40000E透射镜(T E M)设备的基础上增加双偏转扫描系统,以及I BM的PC图形发生器改制成ST E M,用L ab6阴极和350kV甚高加速电压,在样品上高斯束斑的最小值为5014nm,加工出线宽小于10nm的金属微结构〔2〕。
用ST E M作为电子束纳米曝光设备,一般场深很小(几百nm),由于样品表面不平度和工件台运动时偏摆,当样品随工件台移动时,很难保持电子束在样品上的最佳聚焦状态。
英国格拉斯哥大学纳米电子学研究中心,在JEOL100CX ST E M设备上安装双频激光外差干涉仪,检测样品相对于物镜之间工作距离的变化,把所对应的测量干涉信号,送到聚焦控制电路中检测及信号处理电路,最后送到主透镜的控制电路,接到物镜线圈,动态校正电流值,从而达到最佳聚焦状态。
该设备场深是200nm,加速电压100kV时,束径是2～3nm,束流是10～15PA,在硅基片上加工出线宽38nm周期光栅图形〔3〕。
图1 STM作图原理图1982年,I BM公司苏黎世实验室的G1Bm n ing博士和H1Roh rer博士发明了STM,人类第一次能够观察单个原子在物质表面的排列状态和表面电子行为,了解有关物理及化学性质,人们发现STM探针在电子抗蚀剂表面上移动时可以产生曝光效应。
STM的基本原理是利用量子理论中的隧道效应,工作时探针和样品之间的间距小于1nm,用压电陶瓷作为高精度三维扫描控制器,控制探针对样品扫描作图(见图1)。
探针和样品之间一般加几伏电压,此时间隙间产生隧道电流,用电子反馈电路控制隧道电流的恒定。
由于探针充分接近样品,在其间产生一高度空间限制的电子束,因此电子成象时STM具有极高的空间分辨率,横向可达1nm,纵向优于0101nm,在抗蚀剂上的曝光仅仅是一次束的相互作用而产生的,因而能加工出更精细的图形。
在纳米加工领域中,STM的应用和研究已涉及到表面的直接光刻、电子束微区辅助淀积和刻蚀、掩模的修补,进一步深入到对表面单个原子进行操纵,以及对抗蚀剂的曝光机理进行研究诸多方面的工作〔1〕。
日本松下公司最早用STM制作10nm高质量硅量子线,1994年在瑞士召开的国际纳米工程会议上,首次展示用STM探针制作的晶体管单元电路。
由于STM曝光速度低,目前仅限于制作很小尺寸的单个器件,尚未在生产上实用。
但是STM是目前实现10nm以下的原子及分子操纵,以及提供具有纳米尺度低能(20eV以下)电子的唯一手段,是纳米科学技术研究热点,在材料科学、生命科学等领域有着极其广阔的应用前景。
在研制新型的电子源方面,如采用L aB6和热场致发射(T FE)的高亮度长寿命阴极,提高阴极发射电流密度。
70年代中期各大公司着手于T FE阴极的制备及机理的研究工作,历经十多年的实验研究,T FE在电子束曝光设备上的应用日趋成熟。
1988年美国I BM公司研制成功用低逸出功的锆钨阴极(Zr O W)热场致发射电子源曝光设备,在20nm束尺寸下,束流密度高达2600A c m2,电子源亮度达到9×107A c m2sr,40小时束流稳定度到千分之一,阴极使用寿命大于4000小时,因而开拓了T FE阴极在电子束纳米曝光设备中的应用〔5〕。
电子束纳米曝光另一方面重要工作是研制新型高分辨率的抗蚀性优良的电子抗蚀剂,一般PMM A 的灵敏度从几十到200Λc c m2,Sh i p lay公司新近研制的SAL601型高分辨率化学放大负抗蚀剂,灵敏度是2～3Λc c m2。
加工微小结构如量子点,用化学放大负抗蚀剂有明显优点,因为负抗蚀剂可以直接作为掩模刻蚀〔6〕。
文中报导用束径2nm的SE M,在Si基片上涂复SAL601型负抗蚀剂并进行刻蚀,得到线宽20nm,高20nm的抗蚀剂图象,并试图进一步研究点图形分辨率极限。
有机抗蚀剂中金属氧化物、金属卤化物有高的灵敏度及耐干法刻蚀性,是纳米加工中最有潜力的抗蚀剂。
圆形电子束和成形电子束曝光目前仍然是电子束曝光技术中主导加工技术,成形电子束曝光机目前达到的最小分辨率一般大于100nm,广泛地用于微米、亚微米及深亚微米的曝光领域,深入到纳米量级曝光尚有距离。
圆形电子束曝光机的最高分辨率可达几nm。
最近报道的电子束投影曝光技术和微电子光柱曝光技术引起人们广泛的兴趣,电子束投影曝光技术通过转写掩模对样品曝光,把光学投影曝光高生产率的特点和T E M均匀照射的技术二者结合起来,是目前最有希望高效率的掩模加工设备发展方向。
日立公司针对012～013Λm水平UL S I电路而开发的HL2800D电子束投影曝光机,生产率是20片 小时。
东芝公司和超大规模共同研究室共同开发的EX28D型机,用于0115Λm线宽1Gb it电路加工。
富士通公司1997年报道的F5120型机,最小加工线宽0113Λm,生产率是15片 小时(8英寸圆片),但是目前都未进入到纳米曝光领域。
80年代初期STM的发明,促使人们去深入探索电子束光柱微型化的工作,1989年I BM公司T1J1沃森研究中心报道在对准冷场致发射源扫描隧道显微镜(SA FE)基础上,增加一级束成形透镜构成的微电子光柱,由于电子源采用场致发射尖端,在低电压下得到很高的亮度。
微电子光柱主要特点是有极高分辨率,高电流密度及小的物理尺寸,主要用于线宽小于100nm纳米曝光领域。
目前达到的水平是,在1keV时光柱长度是315nm,探针尺寸是10nm,束流大约为1nA。
后来T1J1沃森研究中心和Co rnell 大学国家纳米加工研究所合作研制了阵列式微型光柱曝光系统,采用多束工作方式,每一个芯片上用多个微型光柱同时曝光,达到提高生产率的目的。
微型光柱曝光技术目前处于实验研究阶段,例如微场致发射源及微电子的制作等高难技术有待攻克〔7〕。
表1列出各类电子束曝光设备的性能比较〔8〕。
表1 各类电子束曝光设备的性能比较设备类型特 点存在问题ST E M高分辨率(～015nm)高电流密度(场致发射源)高加速电压(>100kV)小扫描场(控制范围受限)样品室小(加工容量受限) 圆形束 高控制速度,完全工艺化大样品室(150mm×150mm)中等分辨率215～8nm中等加速电压一般≤50kV成形束 高作图速度,高电流生产效率较高束尺寸(>100nm)结构较复杂投影曝光 并行的曝光方式(通过转写掩模对芯片曝光),生产效率高畸变及覆盖精度很难控制束间哥伦布干扰大STM 极小的探针,高电流,结构简单极高的空间分辨率(横向011nm 纵向<0101nm)曝光速度慢尚未满足大规模生产要求探针及样品间的干扰微电子光 柱小的探针,高电流密度用于阵列曝光小扫描场,低电压,尚未使用3 电子束纳米曝光设备研制现状国际上几大公司在研制先进的电子束纳米曝光设备做了大量工作,前后推出多种机型。
(1)美国I BM公司T1J1沃森研究中心从80年代初期就致力于电子束纳米曝光技术的研究,基本设计思想是采用矢量扫描方式圆形电子束曝光设备,经过多年不断改进,如提高机械稳定性和精度,在未级透镜用双层屏蔽外壳降低磁干扰等措施,1989年报道为解决特征尺寸小于100nm超高速FET电路及高精度微结构的制造,研制成功V S26型电子束纳米曝光机,用L aB6阴极,加速电压是15kV,最小分辨率是8nm,电流密度最大达500A c m2,拼接精度≤30nm,在氮化硅基片上加工出线宽70nm的图形〔9〕。