电子束曝光EBL培训PPT演示课件(PPT 24页).pptx
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1、微米纳米研究中心微米纳米研究中心 Micro and Nano Technology Research Center Micro and Nano Technology Research Center STATE KEY LABORATORY FOR MANUFACTURING SYSTEMS ENGINEERINGSKLMS SKLMS 机械制造系统工程国家重点实验室机械制造系统工程国家重点实验室微纳研究中心超净室系列讲座微纳研究中心超净室系列讲座电子束曝光系统(电子束曝光系统(EBLEBL)张亮亮张亮亮2011年年10月月14日日1第1页,共24页。微米纳米研究中心微米纳米研究中心 Mic
2、ro and Nano Technology Research Center Micro and Nano Technology Research Center STATE KEY LABORATORY FOR MANUFACTURING SYSTEMS ENGINEERINGSKLMS SKLMS 机械制造系统工程国家重点实验室机械制造系统工程国家重点实验室电子束曝光概述电子束曝光概述电子束曝光系统的结构与原理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系统及关键参数电子束曝光的工艺程序电子束曝光的工艺程序电子束曝光的极限分辨率电子束曝光的极限分辨率多层刻蚀
3、工艺多层刻蚀工艺2第2页,共24页。微米纳米研究中心微米纳米研究中心 Micro and Nano Technology Research Center Micro and Nano Technology Research Center STATE KEY LABORATORY FOR MANUFACTURING SYSTEMS ENGINEERINGSKLMS SKLMS 机械制造系统工程国家重点实验室机械制造系统工程国家重点实验室1.1 电子束曝光是什么?电子束曝光是什么?电子束曝光电子束曝光(electron beam lithography)指利用某些高分子聚合物对电子敏感而形成曝光图
4、形的,是光刻技术的延伸。1.电子束曝光概述紫外光紫外光普通光刻普通光刻电子束曝光电子束曝光电子束电子束3第3页,共24页。微米纳米研究中心微米纳米研究中心 Micro and Nano Technology Research Center Micro and Nano Technology Research Center STATE KEY LABORATORY FOR MANUFACTURING SYSTEMS ENGINEERINGSKLMS SKLMS 机械制造系统工程国家重点实验室机械制造系统工程国家重点实验室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
5、的精度越高。紫外光波长:常用200400nm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。4第4页,共24页。微米纳米研究中心微米纳米研究中心 Micro and Nano Technology Research Center Micro and Nano Technology Research Center STATE KEY LABORATORY FOR MANUFACTURING SYSTEMS ENGINEERINGSKLMS SKLMS 机械制造系统工程
6、国家重点实验室机械制造系统工程国家重点实验室1.2 电子束曝光有什么用?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5第5页,共24页。微米纳米研究中心微米纳米研究中心 Micro and Nano Technology Research Center Micro and Nano Technology Research Center STATE KEY LABORATORY FOR MANUFACTURING SYSTEMS E
7、NGINEERINGSKLMS SKLMS 机械制造系统工程国家重点实验室机械制造系统工程国家重点实验室离子泵离子泵限制膜孔电子探测器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样品交换室机械泵物镜2.电子束曝光系统的结构与原理6第6页,共24页。微米纳米研究中心微米纳米研究中心 Micro and Nano Technology Research Center Micro and Nano Technology Research Center STATE KEY LABORATORY FOR MANUFACTURING SYSTEMS ENGINEERINGSKLMS SKL
8、MS 机械制造系统工程国家重点实验室机械制造系统工程国家重点实验室电子枪场发射电极 ZrO/W电场强度:108N/C 钨丝2700K六硼化镧1800K0.5um电子束曝光的电子能量通常在10100keV2.1 电子束曝光系统的结构电子束曝光系统的结构7第7页,共24页。微米纳米研究中心微米纳米研究中心 Micro and Nano Technology Research Center Micro and Nano Technology Research Center STATE KEY LABORATORY FOR MANUFACTURING SYSTEMS ENGINEERINGSKLMS
9、SKLMS 机械制造系统工程国家重点实验室机械制造系统工程国家重点实验室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。8第8页,共24页。微米纳米研究中心微米纳米研究中心 Micro and Nano Technology Research Center Micro and Nano Technology Research Center STATE KEY LABORATORY FOR MANUFACTURING SYS
10、TEMS ENGINEERINGSKLMS SKLMS 机械制造系统工程国家重点实验室机械制造系统工程国家重点实验室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电磁透镜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9第9页,共24页。微米纳米研究中心微米纳米研究中心 Micro and Nano Technology Research Center Micro and Nano Technology Research Center STATE KEY LABORATORY FOR
11、 MANUFACTURING SYSTEMS ENGINEERINGSKLMS SKLMS 机械制造系统工程国家重点实验室机械制造系统工程国家重点实验室偏转器用来实现电子束的偏转扫描。偏转器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。10第10页,共24页。微米纳米研究中心微米纳米研究中心 Micro and Nano Technology Research Center Micro and Nano Technology Research Center STATE KEY LAB
12、ORATORY FOR MANUFACTURING SYSTEMS ENGINEERINGSKLMS SKLMS 机械制造系统工程国家重点实验室机械制造系统工程国家重点实验室最小束直径:直接影响电子束直写的最小线宽。加速电压:一般10100keV,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。电子束流:束流大,曝光速度快,但是束斑尺寸大,分辨率低。3.CABL9000C电子束曝光系统及关键参数日本CRESTEC 公司生产的CABL9000C2nm,最小尺寸20nm30keV常用:25100pA11第11页,共24页。微米纳米研究中心微米纳米研究中心 Micro and Nano
13、 Technology Research Center Micro and Nano Technology Research Center STATE KEY LABORATORY FOR MANUFACTURING SYSTEMS ENGINEERINGSKLMS SKLMS 机械制造系统工程国家重点实验室机械制造系统工程国家重点实验室扫描场大小: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。拼接精度:图像较大,需要多个场拼接。60600um2050nm12第12页,共24页。微米纳米研究中心微米纳米研究中心 Micro and Nano Technology Rese
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