2.3 Электронно-лучевая литография [2]

Электронно-лучевая литография (ЭЛЛ) – перспективный способ создания наноструктур, при котором используются литографические процессы, основанные на прямом рисовании рисунка на поверхности резиста. Подобный способ экспонирования хорош для научных целей и в производстве фотошаблонов. Низкая производительность процесса не позволяет рассчитывать на широкое внедрение этого процесса в производство. Попытки разработать эффективную систему высокопроизводительной проекционной ЭЛЛ долгое время не давали положительного результата по двум главным причинам. Вопервых, работа маски, основанная на разной поглощающей способности отдельных участков рисунка, приводила к нагреву маски в результате поглощения большой дозы излучения. Всё это ограничивало ускоряющее напряжение проекционных электронных литографов. Вторая причина заключалась в том, что применение допустимых энергий электронов не допускало применение малых числовых апертур, что приводило к снижению глубины фокуса и поля зрения магнитных фокусирующих систем. Далее, большие токи луча, обеспечивающего высокую производительность системы, разрушали высокое разрешение по причине влияния пространственного заряда. Понимание ограничений адсорбционной ЭЛЛ привело к появлению новых проекционных ЭЛЛ систем, одна из которых получила название SKALPEL. Главное отличие новых систем от предыдущих заключается в использовании нового типа масок. Маска системы SKALPEL представляет собой набор мембран, изготовленных из лёгких элементов, с высокой проницаемостью для электронов. Сам рисунок образован материалом с высокой отражательной способностью к электронам. Принцип работы системы SKALPEL поясняет рисунок 2.5.

Электроны, проходящие через мембраны, рассеиваются на малые углы, тогда как рисунок рассеивает электроны на большие углы. Апертура, расположенная в обратной фокальной плоскости полевой оптической системы, пропускает элект-роны, рассеянные на малые углы и не пропускает электроны, рассеянные на большие углы, что приводит к формированию на подложке высококонтрастного изображения. При этом в маске не происходит значительного поглощения электронного потока, что минимизирует тепловую нестабильность маски. Существует две разновидности ЭЛЛ – сканирующая и проекционная. При использовании сканирующей системы резист экспонируется фокусированным потоком электронов. Если в оптической литографии все детали рисунка экспонируются одновременно, то в сканирующей электронно-лучевой литографии электронный луч перемещается в плоскости рисунка и производит его последовательное экспонирование (сканирование). Информация для управления электронным лучом хранится в памяти управляющего компьютера, поэтому не нужно применять какие-либо шаблоны. Однако последовательное сканирование всего рисунка приводит к увеличению времени экспонирования.

В проекционной системе широкий несфокусированный поток электронов можно использовать для получения всего рисунка в течение одной экспозиции. В электронной проекционной системе фотокатод расположен на поверхности оптической маски с заданным рисунком. Ультрафиолетовые лучи облучают фотокатодный слой через маску, что вызывает эмиссию электронов с фотокатода в облучённых местах рисунка. Эти электроны проецируются на поверхность резиста с помощью однородных электростатических и магнитных полей. В результате на всей площади подложки рисунок создаётся за одну экспозицию.