新型微细加工-9-非光学光刻.ppt

通过使用大数值孔径的扫描步进光刻机和深紫外光源，再结合相移掩模、光学邻近效应修正和双层胶等技术，光学光刻的分辨率已进入亚波长，获得了 0.1 ?m 的分辨率。若能开发出适合 157 nm 光源的光学材料，甚至可扩展到 0.07 ?m。 ;投影式 X 射线（极紫外光）; 9.1 高能束与物体之间的相互作用; 能量损失与分辨率的关系 分辨率取决于 X 射线的波长与光电子的射程两者中较大的一个 。当 X 射线波长为 5 nm 左右时两者相等，这时可获得最佳分辨率 ，其值即约为 5 nm 。但在 X 射线光刻技术中，由于掩模版等方面的原因 ，波长取为 0.2 ~ 4 nm ，其相应的光电子射程为 70 ~ 20 nm。但是实际上这并不是限制 X 射线光刻分辨率的主要因素。 ;　　二、电子束与固体之间的相互作用; 散射角：电子散射后的方向与原入射方向之间的夹角。 前散射（小角散射??：散射角 90o 背散射（大角散射）：散射角 = 90o ~ 180o ; 2、光刻胶的能量吸收密度 电子束曝光的分辨率主要取决于电子散射的作用范围，而此范围可用光刻胶的能量吸收密度分布函数来表示。由于能量密度函数是轴对称的，与变量 无关，故可表为 E( r, z ) 。; 3、光刻胶完成曝光所需的能量密度 设 g0 为每吸收一个电子伏特的能量所发生的化学反应（交联或降解）数，即反应产率，则 (1/g0 ) 表示每发生一个反应所需的能量。单位体积光刻胶中的分子数可表为 ，其中 NA 为阿伏加德罗常数，M 为平均分子量。则要使单位体积的光刻胶全部发生反应所需的能量（即能量密度）为; 令光刻胶的实际能量吸收密度 E( r, z ) 与完成曝光所需的能量密度 E0 相等，即 E( r, z ) = E0 ，可以得到一个等能量密度曲面。显然，在这个曲面之内的光刻胶将全部发生化学反应，显影时将全部溶掉（以正性胶为例）。所以此曲面也就是显影后的光刻胶剖面轮廓。; (1) 首先，假设入射电子束的分布是 函数，即单位冲击函数，其具有如下性质，; (2) 然后，利用 Monte - Carlo 法模拟，得到下图的结果; 通过模拟计算，发现 有以下特点， a、βα ，所以背散射是影响分辨率的主要因素； b、光刻胶较薄时，能量密度的分布范围较小； c、入射电子初始能量 E0 的影响是：对 ff ，E0 越大，则α越小；对 fb ，当 E0 增大时，β先增大，然后减小； d、低原子序数材料中的散射一般要小一些。; (4) 当入射电子为任意空间分布函数 时，其吸收能量密度 是 与 的 卷积积分，; (5) 胶层等能量密度剖面轮廓 实际的曝光图形，既不是 函数，也不是仅仅一个孤立的圆形束斑，如果是一条有宽度的线条，其能量吸收密度应当是各入射电子束的作用的总和，如下图所示。; 用上述模拟方法对硅上的 PMMA 胶进行计算的结果以及实际的胶层剖面轮廓如下图所示，; 5、电子束曝光的邻近效应及其修正方法 已知电子的散射特别是背散射，其影响范围可与电子射程或胶层厚度相当，这称为电子束曝光的 邻近效应。对于一个其线度 L 远大于电子散射范围 R 的图形，虽然其中间部分的曝光是均匀的，但边缘部分的情况就不同了，如下图所示，; 邻近效应的后果 (1) 对 L R 的孤立图形，使边缘模糊。 (2) 对 L = R 的孤立图形，使边缘曝光不足，图形变小、变圆，甚至曝不出来。 (3) 对间距 a = R 的多个图形 ，使间距变小，甚至相连。 ; 修正电子邻近效应的方法 电子束图形;　　离子束与固体之间的相互作用有：散射（碰撞）、辐射损伤（产生位错）、溅射（刻蚀及镀膜）、俘获（离子注入）、激发、电离、电子发射、二次离子发射等。 ; 9.2 直写电子束光刻系统; 考虑到相对论效应后，λ应修正为; 电子束本身的分辨率极高 ，可以达到 0.01 ?m 以下，但是在