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NPGS电子束曝光系统相关知识

更新时间:2011-12-22点击次数:4300

NPGS纳米图形电子束曝光系统-关于电镜

NPGS技术以电子显微镜为基础,提供了一个功能强大且操作简便的电子束曝光系统。事实上,NPGS可以应用到任何SEM, STEMFIB以实现电子束光刻技术作为基础研究及技术开发。市场上还没有其他扫描电镜电子束曝光系统可以像NPGS一样提供既快速且高精度的电子束光刻技术,并且使用成本有了很大程度的降低。
以下列表是已成功应用NPGS技术的电镜型号。需注意的是,某些电镜型号要求额外的外部输入装置。通常,同一个厂家的不同电镜型号有相同的XY接口。因此,某些在此未列明型号的电镜同样可安装NPGS。如有疑问,可来电或邮件phychemi@foxmail.com咨询。
Amray 1200, 1400, 1830 SEMs
Amray 1845 FE-SEM
Camscan Series 4 SEM
Elionix ERA-8800
FEI XL30 LaB6 SEM
FEI XL30 FEG & XL30 SFEG FE-SEMs
FEI XL30 ESEM FEG FE-SEM
FEI Inspect S & Quanta SEMs
FEI Inspect F, Quanta FEG, & FEG ESEM FE-SEMs
FEI Sirion, NanoSEM, & Magellan FE-SEM
FEI Quanta 3D Dual W & Ion Beam Microscope
FEI Strata 235/237/620/810/820, Quanta 3D, Nova Nanolab , & Helios Dual FE & Ion Beam Microscope
Hitachi S510, S570 SEMs
Hitachi S2460N SEM
Hitachi S2300, S2400, S2500 Delta, S2700 SEMs
Hitachi S3000H, S3000N, S3400, S3500N SEMs
Hitachi S4000, S4100, S4200, S4700, S4800 cFE-SEMs
Hitachi S4300SE FE-SEM
Hitachi SU-6600 &SU-70 FE-SEMs
Hitachi FB2000A FIB
ISI 60 SEM
JEOL 1200EX STEM
JEOL 820, 840, 845, 848 SEMs
JEOL 5400, 5600, 5800, 5900, 5910, 6360, 6460 , 6380, 6480, 6390, 6490, 5700, 6510, 6610 (also LV versions) SEMs
JEOL 6100, 6300, 6400, 6600 SEMs
JEOL 840F, 6300F, 6340F, 6400F, 7401F cFE-SEMs
JEOL 6500F, 7000F, 7001F & 7600F FE-SEMs
Leica S440 SEM
LEO S438, S440 SEMs
LEO 1430, 1430VP SEMs
LEO 982, 1525, 1530, & 1550 (also VP versions) FE-SEMs
Tescan Vega SEM
Topcon SM 350 SEM
Zeiss 940A , 960A SEM
Zeiss EVO SEM
Zeiss Orion He Ion Microscope
Zeiss/LEO Supra, Ultra, & Sigma (also VP versions) FE-SEMs
Zeiss/LEO Auriga& Crossbeam 1540 Dual FE & Ion Beam Microscope
 
NPGS纳米图形电子束曝光系统的配置考虑因素
一般来说,研究及分析级的电镜使用电子束曝光系统的效果通常好于入门级的电镜。
电子束流稳定性:电子束流稳定性取决于图形的线宽和曝光时间。曝光时间从几秒钟到几小时不等。六硼化镧及钨灯丝电镜的效果较好,而冷场发电镜容易出现漂移且噪音较大。当冷场发电镜要安装NPGS,需提供“电子束电流VS时间图”帮助我们评价可能存在的问题。有NPGS的用户反映,冷场发电镜至少有+/-3%的噪音及通常每小时+/-15%的漂移。相比之下,热场发电镜的电子束流更稳定且噪音小。例如,有热场发NPGS用户12个小时内电子束流zui大到zui小的变化小于1pA,而通常的变化值为129.5pA,因此该用户的偏移率每小时仅为0.1%。97%的数据(每5s钟读取)没有噪音(0.1pA分辨率),剩下的3%数据在0.4pA平均值。这样的稳定电流是SEM电子束曝光系统的理想工作条件。
zui大电子束电流:钨丝及六硼化镧丝电镜可以提供大多数SEM电子束曝光系统需要的电子束流条件,老款热场发电镜要差一些,但是其zui大电流可以满足大多数SEM电子束曝光系统的条件。冷场发电镜比热场发的提供的电流小,当运用较大电子束电流刻画大面积图形时可能会受到一定影响。
分辨率:一般来说,高分辨率电镜通常意味着高性能,然而电镜zui终的分辨率对电子束曝光系统却不是zui重要的考虑。能够持续的降低像散性(astigmatism)对大多数电子束曝光系统来说才是zui重要的问题。
放大倍数:放大倍数将决定图形的视野大小及zui小线宽。通常,刻画精致图形(< 0.1 um)需要放大约100um2的视野。
工作台稳定性:需要考虑的是后座及漂移。例如,一个图形由0.1um的直线组成需刻画1分钟,工作台的偏移为每分钟20nm是可以接受的。当工作台有偏移问题,在刻画前校正写场对准可减少影响。
磁场屏蔽:工作环境受到磁场影响的电镜需要做磁场屏蔽。(消磁产品Spicer可见我司产品介绍。)
法拉第杯:曝光之前需用安培计测量电流大小。
电子束匝:大多数应用也可不使用减速电子挡板或不使用电子束匝。如果要买新电镜,考虑一起购买电子束匝。
X&Y外部控制:电子束移动由外部电压控制。大多数电镜有内置的外部接口或可供选择的接口。
图像信号输出:的校准需要图像信号。如果没有经处理的信号输出,可用放大的PMT输出。
NPGS纳米图形电子束曝光系统操作简介及其他相关设备
电子束曝光系统可以应用到多种设备制造业,领域包括:量子结构,如单电子晶体管;光学结构,如二元全息图和线性/圆形光栅;机电系统,如表面声波(SAW)和MEMS器件以及测试新型抗蚀剂和超小型传感器。
光刻图形的大小从纳米级到光学显微镜可观察大小(约10mm)。然而,光刻分辨率会随着图形的增大而减小。
NPGS设计灵活,操作简单,分为三个基本步骤:图形设计,运行文件生成及写场对准。
图形设计:图形设计使用DesignCAD软件。该软件强大的设计和编辑功能使得图形的创建变得简单。以下一些图形元素经常会在设计中运用到:直线,圆,圆弧,任意填充的多边形,文本,贝塞尔曲线,三次样条曲线,椭圆弧等。这些不同的图形元素有不同的曝光参数(例如曝光剂量,间隔点,电子束电流,放大倍率等),被设计成不同的图层面板和颜色。图形也可以DWG, DXF, GDSII, CIF GES形式输入。
生成运行文件:图形设计好后,不同图形元素的曝光条件会根据内置的参数生成“Run file”,使用者也可根据需要自行修改参数设置。参数修改也是非常容易的。例如剂量单位可以设为uC/cm2,nC/cm或fC,而正确的曝光时间会自动计算出来。一个简单的运行文件就可以使NPGS自动控制SEM在晶圆上写场对准及曝光刻画上千次。
图形对准及刻画:运行文件生产后,刻画程序将开始工作。NPGS操作可以是Turnkey的自动模式,也可以让用户*控制整个图形刻画过程。
刻画程序的实施是自动控制X-Y扫描线圈及电子束闸开关的过程。刻画可以是一系列点位移的方式,也可以是连续位移方式。不管是哪种方式,停顿时间都好于0.25%时间分辨率。
纳米图形电子束曝光技术的基本制作工艺包括涂胶、电子束曝光、显影、金属化沉淀、剥离等步骤。以使用负光刻胶为例,先使电子束在光刻胶表面扫描得到需要的图形,将曝光部分的光刻胶去除,剩下的是衬底上的金属图形。
您可能还需要与NPGS配套的其他设备及试剂:
s   甩胶机:利用旋转产生的离心力将胶液均匀甩开,平铺到材料表面。常见于对各类材料表面涂覆的均匀性有严格要求的实验或者制造领域,例如半导体材料研发和制备工艺,生物材料物性分析、化工材料薄膜的制备工艺等。
s   ICP刻蚀设备:ICP刻蚀技术能获得良好的刻蚀效果,具有速度快、选择比高、各向异性高、刻蚀损伤小、大面积均匀性好、刻蚀断面轮廓可控性高和刻蚀表面平整光滑等优点。在光电子器件中,对于刻蚀表面的光滑度要求较高,而刻蚀侧壁的光滑度和掩模边缘的整齐度直接相关。
s   金属蒸发镀膜设备:电子束蒸发台、金属热蒸发台
s   电子束闸(Beam blanker):在扫描过程中,电子束的开启和阻断是由电子束闸所控制的。电子束的开关实现了图形的曝光过程。
s   皮安计(Picoammeter):测量电子束束流。
s   试剂类:光刻胶:电子束光刻胶是涂在衬底表面用来实现图形传递的物质,通过电子束曝光使得光刻胶层形成所需要的图形,通常分为正性胶和负性胶。如果光刻胶在曝光后,其聚合物发生化学键断裂,而分裂为容易溶于显影液的分子,为正性光刻胶;反之,曝光后光刻胶难溶于显影液,则为负性光刻胶。当光刻胶显影后,通过金属化/剥离或刻蚀/去胶工艺就可以将所要图形转移到衬底上。其他:稀释剂、显影液、定影液、除胶剂、增胶剂。
 

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