Электронная литография

Электро́нная литогра́фия или электро́нно-лучева́я литогра́фия — метод нанолитографии с использованием электронного пучка.

Остросфокусированный электронный пучок, отклоняемый магнитной системой, прорисовывает нужные конфигурации на поверхности чувствительного к электронному облучению резиста, нанесенного на подложку. Управление электронным пучком производится изменением токов в отклоняющих магнитных системах, управляемых компьютером.

Засвеченные облучением участки резиста полимеризуются, приобретая нерастворимость. Далее незасвеченные участки смываются подобранным растворителем. Через полученные окна производится вакуумное напыление подходящего материала, например, нитрида титана или металлов. Полимеризованный резист смывают другим растворителем, после удаления подложки окончательно формирует маску для использования в фотолитографии.

Электронная литография позволяет, на нынешнем уровне развития технологии, получать структуры с разрешением менее 1 нм, недостижимой для жесткого ультрафиолетового излучения, благодаря более короткой Де-Бройлевской длине волны электронов по сравнению со светом.^[1]

Электронная литография - в течение длительного времени является основным методом получения масок для последующей фотолитографии^[2][3] (в том числе масок для проекционной фотолитографии при массовом производстве сверхбольших микросхем). Альтернативным способом создания масок являются системы, использующие лазеры,^[4] однако они имеют меньшее разрешение.^[5]

Также, электронная литография, имеющая невысокую производительность, используется при производстве единичных экземпляров электронных компонентов, где требуется нанометровое разрешение, в промышленности и научных исследованиях.

Системы для электронной литографии

Системы электронной литографии для коммерческих применений имеют стоимость порядка $4 млн и выше. Для научных исследований обычно используют электронный микроскоп, переделанный в систему электронной литографии при помощи относительно дешевых аксессуаров (< $100 тыс.). Такие переделанные системы позволяли создавать линии с шириной около 20 нм уже в 1990-х годах. Между тем, современное специализированное оборудование позволят получать разрешение порядка 10 нм.

Системы электронно-лучевой литографии можно классифицировать по форме луча и по стратегии отклонения луча. Старые системы использовали гауссовские пучки, и сканирование производилось растровым методом. Более новые системы используют как гауссовские пучки, так и сформированную форму луча, которые могут быть отклонены в различные положения в поле записи. Этот способ также называется векторным сканированием (vector scan^[6]).

Примечания

1. ↑ McCord M. A. 2 // SPIE Handbook of Microlithography, Micromachining and Microfabrication. — 2000.
2. ↑ Principles of Lithography, Third Edition, SPIE Press, 2011 ISBN 978-0819483249 7.4 Electron-beam lithography and mask writers "For two decades, the MEBES systems were the primary beam writers used to make photomasks"
3. ↑ Syed Rizvi, Handbook of Photomask Manufacturing Technology, Taylor & Francis, 2005, ISBN 978-0-8247-5374-0. Sergey Babin 3. Mask Writers: An Overview, 3.1 Introduction. "For decades, the unique features of EBL systems — easily programmable computer control, high accuracy, and relatively high throughput — have positioned these systems as the main tools to fabricate critical masks."
4. ↑ Hwaiyu Geng, Semiconductor manufacturing handbook. ISBN 978-007146965-4, McGraw-Hill Handbooks 2005, doi:10.1036/0071445595. Раздел 8.2.2 Pattern generation (Charles Howard, DuPont) "The other pattern generation alternative is a laser-based system"
5. ↑ Peter Buck (DuPont Photomasks), Optical lithography: The future of mask manufacturing?, Microlithography World volume 11 issue 3, PennWell Publishing, Aug 2002 (p 22): "Optical mask lithography systems are restricted in resolution, just like wafer steppers, to roughly 3/4 of the exposure wavelength. Accordingly, they do not exhibit the <100nm resolution possible for VSB /electron lithography/ systems."
6. ↑ Syed Rizvi, Handbook of Photomask Manufacturing Technology, Taylor & Francis, 2005, ISBN 978-0-8247-5374-0. 3.3 Vector Scan Systems