EBL

為滿足納米級電子束曝光系統(tǒng)的要求，JC Nabity的NPGS系統(tǒng)設(shè)計了一個納米圖形發(fā)生器和數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，并采用PC機控制。PC機通過圖形發(fā)生器和數(shù)模轉(zhuǎn)換電路去驅(qū)動SEM等儀器的掃描線圈，從而使電子束偏轉(zhuǎn)并控制束閘的通斷。通過NPGS可以對標準樣片進行圖像采集以及掃描場的校正。配合精密定位的工件臺，還可以實現(xiàn)曝光場的拼接和套刻。利用配套軟件也可以新建或?qū)攵喾N通用格式的曝光圖形。

(一) 電子源（Electron Source）

曝照所需電子束是由既有的SEM、STEM或FIB產(chǎn)生的電子束（離子束）提供。

(二) 電子束掃描控制（Beam Scanning Control）

電子射出后，受數(shù)千乃至數(shù)萬伏特之加速電壓驅(qū)動沿顯微鏡中軸向下移動，并受中軸周圍磁透鏡（magnetic lens）作用形成聚焦電子束而對樣本表面進行掃描與圖案刻畫。掃描方式可分為循序掃描（raster scan）與矢量掃描（vector scan）。

掃描過程中，電子束的開啟與阻斷是由電子束阻斷器（beam blanker）所控制。電子束阻斷器通常安裝在磁透鏡組上方，其功效為產(chǎn)生一大偏轉(zhuǎn)磁場使電子束完全偏離中軸而無法到達樣本。

(三) 阻劑（光阻）

阻劑（resist）是轉(zhuǎn)移電子束曝照圖案的媒介。阻劑通常是以薄膜形式均勻覆蓋于基材表面。高能電子束的照射會改變阻劑材料的特性，再經(jīng)過顯影（development）后，曝照（負阻劑）或未曝照（正阻劑）的區(qū)域?qū)粼诨谋砻?，顯出所設(shè)計的微影圖案，而后續(xù)的制程將可進一步將此圖案轉(zhuǎn)移到阻劑以下的基材中。

PMMA（poly-methyl methacrylate）是電子束微影中最常用的正阻劑，是由單體甲基丙烯酸甲酯（methyl methacrylate, MMA）經(jīng)聚合反應而成。用在電子阻劑的PMMA 通常分子量在數(shù)萬至數(shù)十萬之間，受電子束照射的區(qū)域PMMA 分子量將變成數(shù)百至數(shù)千，在顯影時低分子量與高分子量PMMA 溶解度的對比非常大。

負阻劑方面，多半由聚合物的單體構(gòu)成。在電子束曝照的過程中會產(chǎn)生聚合反應形成長鏈或交叉鏈結(jié)（crosslinking）聚合物，所產(chǎn)生的聚合物較不易被顯影液溶解因而在顯影后會留在基板表面形成微影圖案。常用的負阻劑為化學倍增式阻劑（chemically amplified resist），經(jīng)電子束曝照后產(chǎn)生氫離子催化鏈結(jié)反應，具有高解析度、高感度，且抗蝕刻性高。

(四) 基本工序（流程）

電子束微影曝光技術(shù)的基本工序與光微影曝光技術(shù)相似，從上阻、曝照到顯影，各步驟的參數(shù)（如溫度、時間等等）均有賴于使用者視需要進行校對與調(diào)整。2100433B

（1）EBL--基于實驗的教學方法

電子束曝光系統(tǒng)（electron beam lithography, EBL，又稱電子束曝光系統(tǒng)）是一種利用電子束在工件面上掃描直接產(chǎn)生圖形的裝置。由于SEM、STEM及FIB的工作方式與電子束曝光機十分相近，美國JC Nabity Lithography Systems公司是最早研發(fā)了基于改造商品SEM、STEM或FIB的電子束曝光裝置（Nanometer Pattern Generation System納米圖形發(fā)生系統(tǒng)，簡稱NPGS，又稱電子束微影系統(tǒng)）。電子束曝光技術(shù)具有可直接刻畫精細圖案的優(yōu)點，且高能電子的波長短（< 1 nm），可避免繞射效應的困擾，是實驗室制作微小納米電子元件最佳的選擇。相對于購買昂貴的專用電子束曝光機臺，以既有的SEM等為基礎(chǔ)，外加電子束控制系統(tǒng)，透過電腦界面控制電子顯微鏡中電子束之矢量掃描，以進行直接刻畫圖案，在造價方面可大幅節(jié)省，且兼具原SEM 的觀測功能，在功能與價格方面均具有優(yōu)勢。由于其具有高分辨率以及低成本等特點，在北美研究機構(gòu)中，JC Nabity的NPGS是最熱銷的配套于掃描電鏡的電子束微影曝光系統(tǒng)，而且它的應用在世界各地越來越廣泛。（NPGS最突出優(yōu)點是技術(shù)先進性無與倫比且性價比高）

①放大倍率：2-1000K；②電子束能量強度可調(diào)200v-30Kv；③樣品臺五軸自動旋轉(zhuǎn)；④內(nèi)部尺寸：230mm（內(nèi)部直徑）148mm門寬；⑤分辨率：3nm（30kv），8nm（3kv）⑥包含電子束曝光系統(tǒng)（EBL）⑦含背散射，二次電子。