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NPGS纳米图形发生器 EBL,FIB


                                                      

电子束曝光系统(electron beam lithography, EBL)是一种利用电子束在工件面上扫描直接产生图形的装置。由于SEM、STEM及FIB的工作方式与电子束曝光机十分相近,美国JC Nabity Lithography Systems公司成功研发了基于改造商品SEM、STEM或FIB的电子束曝光装置(Nanometer Pattern Generation System纳米图形发生系统,简称NPGS,又称电子束光刻系统).现阶段已经为国内外将近300多客户进行了其电镜的升级,让其真正能达到纳米加工工具的用途,设计的电镜包括FEI,JEOL,HITACHI,ZEISS等,涉及的应用领域包括电子束曝光,离子束曝光,离子束刻蚀,电子束纳米沉积,离子束纳米沉积以及最新的冰刻Ice Lithography技术等,更多配套资料请直接联系我们.

电子束曝光技术具有可直接刻画精细图案的优点,且高能电子束的波长短(< 1 nm),可避免绕射效应的困扰,是实验室制作微小纳米电子元件最佳的选择。相对于购买昂贵的专用电子束曝光机台,以既有的SEM等为基础,外加电子束控制系统,透过电脑介面控制电子显微镜中电子束之矢量扫描,以进直接刻画图案,在造价方面可大幅节,且兼具原SEM 的观测功能,在功能与价格方面均具有优势。由于其具有高分辨率以及易操作等特点,在北美研究机构中,JC Nabity的NPGS是最热销的配套于扫描电镜的电子束微影曝光系统,而且它的应用在世界各地越来越广泛。


NPGS的技术目标是提供一个功能强大的多样化简易操作系统,结合使用市面上已有的扫描电镜、扫描透射电镜或聚焦离子束装置,用来实现艺术级的电子束或离子束平版印刷技术。NPGS能成功满足这个目的,得到了业内众多用户的强烈推荐和一致肯定。



应用简述:(更多详细应用资料请直接联系我们)
NPGS电镜改装系统能够制备出具有高深宽比的微细结构纳米线条,从而为微电子领域如高精度掩模制作、微机电器件制造、新型IC研发等相关的微/纳加工技术提供了新的方法。应用包括:
  • 量子结构:如单电子晶体管
  • 光学结构:如光子晶体器件,纳米光波导器件,直线/环形光栅
  • 机电结构:如表面声波(SAW)及MEMS,NEMS装置
  • 异常阻抗测试,微小传感器制作,新型IC制作研发等


技术参数:
  • 型号:NPGS V9.1
  • 最小线宽:根据SEM性能不同10nm到100nm
  • 扫描场:可调
  • 加速电压:根据SEM性能不同,一般为0-40kV
  • 速度:5MHz(可选6MHz)
  • A. 硬件:
    微影控制介面卡:NPGS PCI-516A High Speed Lithography Board,high resolution (0.25%)
    控制电脑:Pentium IV 3.0GHz/ 512Mb RAM/ 80G HD/ Windows XP
    皮可安培计:KEITHLEY 6485 Picoammeter
  • B. 软件:微影控制软件 NPGS V9.1 图案设计软件 DesignCAD LT



主要特点:

技术描述:
为满足纳米级电子束曝光要求,JC Nabity出品的NPGS系统设计了一个纳米图形发生器和数模转换电路,并采用PC机控制。PC机通过图形发生器和数模转换电路去驱动SEM等仪器的扫描线圈,从而使电子束偏转并控制束闸的通断。通过NPGS可以对标准样片进行图像采集以及扫描场的校正。配合精密定位的工件台,还可以实现曝光场的拼接和套刻。利用配套软件也可以新建或导入多种通用格式的曝光图形。
(一) 电子源(Electron Source)
曝照所需电子束是由既有的SEM、STEM或FIB产生的电子束(离子束)提供。
(二) 电子束扫描控制(Beam Scanning Control)
电子射出后,受数千乃至数万伏特之加速电压驱动沿显微镜中轴向下移动,并受中轴周围磁透镜(magnetic lens)作用形成聚焦电子束而对样本表面进扫描与图案刻画。扫描方式可分为循序扫描(raster scan)与矢量扫描(vector scan)。
循序扫描是控制电子束在既定的扫描范围内进逐点逐的扫描,扫描的点距与距由程式控制,而当扫描到有微影图案的区域时,电子束开启进曝光,而当扫描到无图案区域时,电子束被阻断;矢量扫描则是直接将电子束移动到扫描范围内有图案的区域后开启电子束进曝光,所需时间较少。
扫描过程中,电子束的开启与阻断是由电子束阻断器(beam blanker)所控制。电子束阻断器通常安装在磁透镜组上方,其功效为产生一大偏转磁场使电子束完全偏离中轴而无法到达样本。
(三) 阻剂(光阻)
阻剂(resist)是转移电子束曝照图案的媒介。阻剂通常是以薄膜形式均匀覆盖于基材表面。高能电子束的照射会改变阻剂材的特性,再经过显影(development)后,曝照(负阻剂)或未曝照(正阻剂)的区域将会在基材表面,显出所设计的微影图案,而后续的制程将可进一步将此图案转移到阻剂以下的基材中。
PMMA(poly-methyl methacrylate)是电子束微影中最常用的正阻剂,是由单体甲基丙烯酸甲酯(methyl methacrylate, MMA)经聚合反应而成。用在电子阻剂的PMMA 通常分子量在数万至数十万之间,受电子束照射的区域PMMA 分子量将变成数百至数千,在显影时低分子量与高分子量PMMA 溶解的对比非常大。
负阻剂方面,多半由聚合物的单体构成。在电子束曝照的过程中会产生聚合反应形成长链或交叉链结(crosslinking)聚合物,所产生的聚合物较不易被显影液溶解因而在显影后会在基板表面形成微影图案。目前常用的负阻剂为化学倍增式阻剂(chemically amplified resist),经电子束曝照后产生氢离子催化链结反应,具有高解析、高感,且抗蚀刻性高。
(四) 基本工序
电子束微影曝光技术的基本工序与光微影曝光技术相似,从上阻、曝照到显影,各步骤的参数(如温、时间等等)均有赖于使用者视需要进校对与调整。

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