电子束光刻 – 曝光剂量

前面我们概要的介绍过电子束光刻,但是电子束光刻是一个相当复杂的过程,其曝光过程中涉及到电子束与物质的作用,这部分我们将在后续的过程中介绍,这里我们将介绍一下电子束光刻的曝光工艺条件中非常重要的参数 – 曝光剂量。

当前我们常见的高斯束电子束光刻系统的直写方式是基于矢量扫描技术。其束班可以理想的简化为圆班,其光强呈现高斯分布,并在直写中束班一般沿直线移动。为了更直观的说说明这一特点,我们可以将曝光区域理解为包括有限数量的扫描线填充区域如下图1所示。

图1 电子束光刻的直写模式和能量分布示意图

曝光剂量计算

所有工艺和曝光参数由操作技术确定,这同时也决定了曝光剂量。剂量的概念是建立为所需的入射电子的数量,以充分显影特定厚度的电子束光刻胶,这里我们需要区别曝光图形的形状为:面扫描、单像素线(SPL,或者无宽度线)和单点。每种情况下的表达式略有不同(如下图2所示):

图2 点、线、面形状的曝光区域对应的剂量计算公式

上述公式我们可以得到电子束曝光的剂量是一定时间内束流决定的光刻胶上的电荷累计量。这里束班是非零维的,但它由一个影响区域即有效半径(S,步长)。 因此,在曝光期间的扫描速度是基于这种假设和停留时间的定义来执行的(Tdwell,束班在每个像素中保持传递有效剂量的时间)。步长和停留时间决定了曝光过程中束班的扫描速度。

如何确定合适的曝光剂量是我们在确定电子束光刻工艺中非常重要的工作,通常曝光剂量取决于许多相关参数:电子束光刻胶的类型、显影液种类、烘烤温度、显影温度、电子束曝光系统的加速电压等,后续我们会正对典型的电子束光刻胶进行详细介绍。当然,在光刻胶的使用过程中,我们也无需深入了解其影响的机制,因为我们常用的商业化电子束光刻胶产品都有提供参考剂量,我们只需要根据自己的电子束曝光系统的类型(加速电压)、所需光刻胶的厚度,曝光图形的结构特征结合参考剂量做一个简单的剂量实验,就可以获得较为准确的剂量值,从而帮助我们确定曝光参数。

至此,我们就简单介绍完了电子束光刻中曝光剂量这个概念。 如果,您对上述内容感兴趣,欢迎您在文章下方留言给我们!了解更多光刻及光刻胶知识库,欢迎关注Litho+wiki,获取更多信息……

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