电子束光刻在纳米加工及器件制备中的应用

电子束光刻技术是推动微米电子学和微纳米加工发展的关键技术,尤其在纳米制造领域中起着不可替代的作用。介绍了中国科学院微电子研究所拥有JEOLJBX5000LS、JBX6300FS纳米电子束光刻系统和电子显微镜系统的电子束光刻技术实验室,利用电子束直写系统所开展的纳米器件和纳米结构制造工艺技术方面的研究。重点阐述了如何利用电子束直写技术实现纳米器件和纳米结构的电子束光刻。针对电子束光刻效率低和电子束光刻邻近效应等问题所采取的措施;采用无宽度线曝光技术和高分辨率、高反差、低灵敏度电子抗蚀剂相结合实现电子束纳米尺度光刻以及采用电子束光刻与X射线曝光相结合的技术实现高高宽比的纳米尺度结构的加工等具体工艺技术问题展开讨论。     

电子束光刻技术与图形数据处理技术

介绍了微纳米加工领域的关键工艺技术——电子束光刻技术与图形数据处理技术,包括:电子束直写技术、电子束邻近效应校正技术、光学曝光系统与电子束曝光系统之间的匹配与混合光刻技术、电子束曝光工艺技术、微光刻图形数据处理与数据转换技术以及电子束邻近效应校正图形数据处理技术。重点推荐应用于电子束光刻的几种常用抗蚀剂的主要工艺条件与参考值,同时推荐了可以在集成电路版图编辑软件L-Edit中方便调用的应用于绘制含有任意角度单元图形和任意函数曲线的复杂图形编辑模块。     

用于纳米器件的电子束与光学混合光刻技术

成功开发出了一种可用于纳米结构及器件制作的电子束与光学光刻的混合光刻工艺。通过两步光刻工艺,在栅结构层上采用大小图形数据分离的方法,使用光学光刻形成大尺寸栅引出电极结构,利用电子束直写形成纳米尺寸栅结构,并通过图形转移工艺解决两次光刻定义的栅结构的叠加问题。此混合光刻工艺技术可以解决纳米电子束直写光刻技术效率较低的问题,同时避免了电子束进行大面积、高密度图形曝光时产生严重邻近效应影响的问题。这项工艺技术已经应用于先进MOS器件的研发,并且成功制备出具有良好电学特性、最小栅长为26 nm的器件。     

纳米级电子束直写曝光的基础工艺

电子束光刻技术具有极高的分辨率,其直写式曝光系统甚至可达到几纳米的加工能力.本文重点对不同的抗蚀剂、电子束/光学系统的混合光刻及邻近效应修正等技术进行了研究.     

纳米级电子束直写曝光的基础工艺

电子束光刻技术具有极高的分辨率,其直写式曝光系统甚至可达到几纳米的加工能力.本文重点对不同的抗蚀剂、电子束/光学系统的混合光刻及邻近效应修正等技术进行了研究.     

纳米级电子束直写曝光的基础工艺

电子束光刻技术具有极高的分辨率，其直写式曝光系统甚至可达到几纳米的加工能力。本重点对不同的抗蚀剂、电子束／光学系统的混合光刻及邻近效应修正等技术进行了研究。     

光学和电子束曝光系统之间的匹配与混合光刻技术

介绍如何实现光学和电子束曝光系统之间的匹配和混合光刻的技术,包括:(1)光学曝光系统与电子束曝光系统的匹配技术;(2)投影光刻和JBX-5000LS混合曝光技术;(3)接触式光刻机和JBX-5000LS混合曝光技术;(4)大小束流混合曝光技术或大小光阑混合曝光技术;(5)电子束与光学曝光系统混合光刻对准标记制作技术.该技术已成功地应用于纳米器件和集成电路的研制工作,实现了20nm线条曝光,研制成功了27n m CMOS器件;进行了50nm单电子器件的演试;并广泛地用于100nm化合物器件和其他微/纳米结构的制造.     

光学和电子束曝光系统之间的匹配与混合光刻技术

介绍如何实现光学和电子束曝光系统之间的匹配和混合光刻的技术,包括:(1)光学曝光系统与电子束曝光系统的匹配技术;(2)投影光刻和JBX-5000LS混合曝光技术;(3)接触式光刻机和JBX-5000LS混合曝光技术;(4)大小束流混合曝光技术或大小光阑混合曝光技术;(5)电子束与光学曝光系统混合光刻对准标记制作技术.该技术已成功地应用于纳米器件和集成电路的研制工作,实现了20nm线条曝光,研制成功了27n m CMOS器件;进行了50nm单电子器件的演试;并广泛地用于100nm化合物器件和其他微/纳米结构的制造.     

光学和电子束曝光系统之间的匹配与混合光刻技术

介绍如何实现光学和电子束曝光系统之间的匹配和混合光刻的技术，包括：(1）光学曝光系统与电子束曝光系统的匹配技术；(2）投影光刻和JBX-5000LS混合曝光技术；(3）接触式光刻机和JBX-5000LS混合曝光技术；(4）大小束流混合曝光技术或大小光阑混合曝光技术；(5）电子束与光学曝光系统混合光刻对准标记制作技术. 该技术已成功地应用于纳米器件和集成电路的研制工作，实现了20nm线条曝光，研制成功了27nm CMOS器件；进行了50nm单电子器件的演试；并广泛地用于100nm化合物器件和其他微/纳米结构的制造.     

基于低能电子束的光刻技术

讨论了聚焦电子束曝光中的邻近效应问题,阐述了扫描隧道显微镜的原理和工作方式。把扫描隧道显微技术用于低能电子束的光刻,不仅能提高图形的分辨率,而且使电子束加工工艺不再局限于真空环境。对曝光电子的能量和线条宽度之间的关系进行了分析。     

PYRAMID-a hierarchical, rule-based approach toward proximity effectcorrection. II. Correction

For pt. I see ibid., vol. 11, no. 1, p. 108-16 (1998). One of the major limiting factors with electron beam lithography in the production of high resolution patterns is the distortion of the exposed region by electron scattering. This distortion (known as the proximity effect) imposes a severe limitation on the ultimate resolution attainable with electron beam lithography. It is therefore important to examine ways in which the proximity effect can be reduced, we are currently developing a novel proximity effect correction scheme called PYRAMID which takes a hierarchical, rule-based approach toward correction. In Part I, our fast and accurate exposure estimation scheme is presented. In this paper (Part II), we present the correction hierarchy employed in PYRAMID and analyze its accuracy using both simulation and experimental results demonstrating PYRAMID's ability to correct circuit patterns with minimum feature sizes down to 0.1 μm on homogeneous substrates successfully     

Electron beam lithography in nanoscale fabrication: recent development

Miniaturization is the central theme in modern fabrication technology. Many of the components used in modern products are getting smaller and smaller. In this paper, the recent development of the electron beam lithography technique is reviewed with an emphasis on fabricating devices at the nanometer scale. Because of its very short wavelength and reasonable energy density characteristics, e-beam lithography has the ability to fabricate patterns having nanometer feature sizes. As a result, many nanoscale devices have been successfully fabricated by this technique. Following an introduction of this technique, recent developments in processing, tooling, resist, and pattern controlling are separately examined and discussed. Examples of nanodevices made by several different e-beam lithographic schemes are given, to illustrate the versatility and advancement of the e-beam lithography technique. Finally, future trends in this technique are discussed.     

电子散射参数提取的新方法

准确提取电子散射参数是确保纳米级电子束光刻邻近效应校正精度的关键。采用了一种不基于线宽测量和非线性曲线拟合的电子散射参数提取的方法。邻近效应校正的近似函数采用双高斯分布,其中η的提取是基于设计线宽变化与相应曝光剂量之间的线性关系进行拟合而得;α和β的提取则是分别根据前散射和背散射的范围设计特定的提取版图,并根据电子束邻近效应产生的特殊现象进行参数值的确定。根据此方法提取了150nm厚负性HSQ抗蚀剂层在50kV入射电压下的散射参数,并将其应用于邻近效应校正曝光实验中,很好地克服了电子束邻近效应的影响,验证了此方法提取电子束曝光邻近效应校正参数的实用性及准确性。     

Electron beam nanolithography in AZnLOF 2020

We present a lithography process using electron beam lithography with an optical resist AZnLOF 2020 for pattern transfer. High-resolution 100 keV electron beam lithography in 400 nm layers of negative resist AZnLOF 2020 diluted 10:4 with PMGEA is realized. After the electron beam lithography process, the resist is used as a mask for reactive ion etching. We performed the transfer of patterns by RIE etching of the substrate allowing a final resolution of 100 nm. We demonstrate the patterning in an insulating layer, thus simplifying the fabrication process of various multilayer devices; proximity correction has been applied to improve pattern quality and also to obtain lines width according to their spacing. This negative resist is removed by wet etching or dry etching, could allow combining pattern for smallest size down to 100 nm by EBL techniques and for larger sizes by traditional lithography using photomask.     

电子束光刻中邻近效应校正的几种方法

本文简要介绍了限制电子束光刻分辨率的主要因素之一-邻近效应的产生机制,列举了校正邻近效应的GHOST法、图形区密集度分布法和掩模图形形状改变法,介绍了每种方法的原理、步骤和效果,比较了它们各自的优缺点.     

Implementation of electron beam grey scale lithography and proximity effect correction for silicon nanowire device fabrication

An electron beam lithography exposure strategy combining efficient proximity effect correction (PEC) with multi-pass grey scale is compared with a more conventional strategy based on a single-pass exposure without PEC. Exposure results for different types of nanowire structures are presented. Line edge and line width roughness (LER and LWR) values for both approaches are determined. The novel exposure strategy presented in this work reduced LER by ∼25% and LWR by ∼40%.     

推陈出新,创办高水平的《学报》品牌——庆贺《军医进修学院学报》创刊30周年

电子束光刻(EBL)具有高的分辨率,能制备具有亚微米尺寸的声表面波(SAW)器件.一种采用EBL技术制备用于气体传感器的具有亚微米尺寸的SAW延迟线的方法:首先利用EBL在压电衬底上获得叉指换能器(IDT)的电子抗蚀剂图形;然后用剥离工艺制作出IDT电极.通过邻近效应校正和提高场拼接精度,制作的叉指电极具有一致性,电极形貌好.相对于干法刻蚀工艺,剥离工艺避免了对压电衬底表面的物理损伤.该技术为实现特征尺寸达到百纳米级的更高工作频率SAW器件的制造提供了很好的途径.     

拓展临近效应由纳米连接制备亚20nm金属Nanogaps

描述了一种拓展电子束光刻中的临近效应来制备特征尺寸在亚20nm的金属Nanogap的方法.结合图形转移过程(如去胶等),利用临近效应灵活有效地制备了金属(如Au或者Ag等)Nanogap结构及其阵列.采用GDSII软件设计图形,以电子束光刻为手段制备Nanogap的原始纳米连接图形,然后通过去胶过程获得金属的Nanogap.另外,通过控制电子束光刻的剂量,能够把Nanogap的尺寸降低到约10nm.     

拓展临近效应由纳米连接制备亚20nm金属Nanogaps

描述了一种拓展电子束光刻中的临近效应来制备特征尺寸在亚20nm的金属Nanogap的方法. 结合图形转移过程（如去胶等）,利用临近效应灵活有效地制备了金属（如Au或者Ag等）Nanogap结构及其阵列. 采用GDSII软件设计图形,以电子束光刻为手段制备Nanogap的原始纳米连接图形,然后通过去胶过程获得金属的Nanogap. 另外,通过控制电子束光刻的剂量,能够把Nanogap的尺寸降低到约10nm.