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1.2 电子束曝光有什么用？
电子束曝光能够在抗蚀剂上写出纳米级的图形，利用最 高级的电子束曝光设备和特殊显影工艺，能够写出10nm 以下的精细结构。 纳米器件的微结构 集成光学器件，如光栅，光子晶体 NEMS结构 小尺寸光刻掩模板
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2.电子束曝光系统的结构与原理
离子泵 离子泵
限制膜孔 电子探测器
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4.电子束曝光的工艺程序
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4.1抗蚀剂工艺
PMMA优点：分辨率高（10nm），对比度大，利于剥离技术，价格低 缺点：灵敏度较低，耐刻蚀能力差
HSQ ：负胶，极高的分辨率（<10nm），邻近效应小，灵敏度很低 ZEP-520优点：分辨率高（~20nm），灵敏度较高，耐刻蚀
缺点：去胶较难
4）小扫描场：电子束曝光系统的偏转相差与扫描场大小有关，高分 辨率应尽量使用小扫描场。
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5）低灵敏度抗蚀剂：20nm以下的电子束曝光全部使用低灵敏度的 抗蚀剂，例如PMMA等。
6）薄抗蚀剂层：减小抗蚀剂层可以减小散射，降低临近效应。
7）低密度图形：可以比较容易实现20nm的单一线条图形，却无法 或很难实现20nm等间距的线条图形。
用某些高分子聚合物对电子敏感而形成曝光图形的 ，是光刻技术的延伸。
紫外 光
电子 束
普通光 刻
电子束 曝光
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光刻技术的精度受到光子在波长尺度上的散射影响 。使用的光波长越短，光刻能够达到的精度越高。
紫外光波长:常用200~400nm之间
根据德布罗意的物质波理论，电子是一种波长极短 的波（加速电压为50kV，波长为0.0053nm）。 这样，电子束曝光的精度可以达到纳米量级，从而 为制作纳米结构提供了很有用的工具。
微纳研究中心超净室系列讲座
——电子束曝光系统（EBL）
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电子束曝光概述 电子束曝光系统的结构与原理 CABL9000C电子束曝光系统及关键参数 电子束曝光的工艺程序 电子束曝光的极限分辨率 多层刻蚀工艺
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11..电1 电子子束束曝曝光光是什概么述？
电子束曝光（electron beam lithography）指利
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4.3电子束曝光中的邻近效应
电子束入射到抗蚀剂后，与抗蚀剂材料中的原子发 生碰撞，产生散射。
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邻近效应：如果两个图形离得很近，散射的电子能 量会延伸到相邻的图形中，使图案发生畸变；单个 图形的边界也会由于邻近效应而扩展。
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邻近效应的校正
剂量校正：由于电子束散射，同一图形在同一剂量 下曝光的能量分布式不同的，需要人为的改变曝光 剂量。 将图形进行几何分割，计算每一部分能量的分布 （每一点能量的分布符合双高斯函数），按照不同 的区域分配曝光剂量。
电压越高，分辨率越高，邻近效 应越小，同时可曝光较厚的抗蚀 剂层。
30ke 电子V束流：束流大，曝光速度快
，但是束斑尺寸大，分辨率低。
常用： 25~100pA
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扫描场大小：扫描场大，大部分图形可在场内完成，可 避免多场拼接；扫描场小，精度高。
60~600um 拼接精度：图像较大，需要多个场拼接。 20~50n
工作台 分子泵
场发射电子枪
电子枪准直系统 电磁透镜 消像散器 偏转器
物镜
样品交换室
机械泵
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2.1 电子束曝光系统的结构 电子枪
钨丝 2700K
六硼化镧 1800K
电子束曝光的电子能量通常在10~100keV
0.5um
场发射电极 ZrO/W
电场强
度:108N/C
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电子枪准直系统
整个电子光柱由各部分电子光学元 件组装起来，装配高度达1m左右。 任何微小的加工或装配误差都可能 导致电子枪的阴极尖端与最后一级 的透镜膜孔不在同一轴线上。因此 需要装一个准直系统，必要时对电 子枪发出的电子束进行较直。
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电磁透镜
它与光学聚光透镜的原理相同，能够聚焦电子束的束径，使电子最大 限度的到达曝光表面
消像散器
由于加工误差，电磁透镜的x、y方向的聚焦不一致，造成电子束斑椭圆化。 消像散器由多级透镜组成，能从不同方向对电子束进行校正
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偏转器
偏转器用来实现电子束的偏转扫描。
物镜
将电子束进一步聚焦缩小，形成最后到达曝光表 面的电子束斑。
除以上部分外，电子束曝光系统还包括束流检测 系统、反射电子检测系统、工作台、真空系统、 图形发生器等。
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3.CABL9000C电子束曝光系统及关键参数
日本CRESTEC直 写的最小线宽。
2nm，最小尺寸 加20速n电m压：一般10~100keV，
1）稳定的工作环境：温度变化范围±0.2℃，振动2um以下，磁场 变化在0.2uT以下。
2）高的电子束能量：高能量电子束产生的电子散射小，色差与空间 电荷效应抵消，且有利于曝光厚的抗蚀剂层。高档次的电子束曝光机 一般都在100keV。
3）低束流：低束流可以减小空间电荷误差，有利于获得更小的束斑 。束流低会增加曝光时间，会使聚焦标记成像亮度降低，使对焦困难 。
缺点：计算复杂，需要CAPROX等专业软件； 计算假设每一图形内部剂量一致，误差存在
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邻近效应的校正
图形尺寸校正：通过改变尺寸来补偿电子散射造成的曝光图形畸变。
缺点：校正的动态范围小
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5. 电子束曝光的极限分辨率
电子束曝光100nm的微细图形很容易制出，但是小于50nm的图形却 不是轻易能够实现的。电子束的极限分辨率与多个因素有关：
稀释剂：ZEP-A（苯 甲醚）
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4.2电子束曝光工艺
绘制曝光图案 样品传入（样品为导体或半导体） 选择束电流 低倍聚焦 选定曝光位置 在Au颗粒处调整像散 高倍聚焦，调节wafer Z=0，激光定位 参数设定（位置、剂量、图案数量等） 样品曝光 样品取出显影（ZEP-N50，1min） 曝光图案观察
m
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生产公司
型号 最大电子束能量/keV 扫描速度/MHz 最小曝光图案/nm 扫描场尺寸 价格/USD 评价
美国Vistec
日本Crestec
VB300
CABL9000C
100
30
50
1
<10
20
164um~1.2mm
60um~600um
6~9 Million
1Million
商业用，性能高，价格高 电子束曝光与电镜两用， 价格低