NPGS納米圖形電子束曝光系統(tǒng)

（基于SEM改裝的掃描電子束曝光系統(tǒng)）

NPGS納米圖形電子束曝光系統(tǒng)是利用計算機(jī)控制電子束成像電鏡及偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，聚焦形成高能電子束流，轟擊照射涂有高分辨率和高靈敏度化學(xué)抗蝕劑的晶片直接描畫或投影復(fù)印圖形的技術(shù)。它的特點(diǎn)是分辨率高、圖形產(chǎn)生和修改容易、制作周期短。由于SEM、STEM及FIB的工作方式與電子束曝光機(jī)十分相近，美國JC Nabity Lithography Systems公司成功研發(fā)了基于改造商品SEM、STEM或FIB的NPGS納米圖形電子束曝光系統(tǒng)（Nanometer Pattern Generation System納米圖形發(fā)生系統(tǒng)，簡稱NPGS）。NPGS納米圖形電子束曝光系統(tǒng)為電子束直寫光刻圖形發(fā)生系統(tǒng)，改造現(xiàn)有SEM等，外加電子束控制系統(tǒng)，將會聚的電子束斑逐點(diǎn)地在樣品臺上移動，直接輻照電子抗蝕劑上或刻蝕基片形成圖形。相對于購買昂貴的專用電子束曝光機(jī)，以既有的SEM等為基礎(chǔ)，可大幅節(jié)省造價，且兼具原SEM 的觀測功能，在功能與價格方面均有優(yōu)勢。由于具有高分辨率及低成本等特點(diǎn)，在北美研究機(jī)構(gòu)中，NPGS納米圖形電子束曝光系統(tǒng)是zui暢銷的與掃描電鏡配套的電子束曝光系統(tǒng)，并且它的應(yīng)用在世界各地也越來越廣泛。NPGS納米圖形電子束曝光系統(tǒng)的技術(shù)目標(biāo)是提供一個功能強(qiáng)大的多樣化簡易操作系統(tǒng)，結(jié)合市面上已有的掃描電鏡、掃描透射電鏡或聚焦離子束裝置，實(shí)現(xiàn)高級的電子束或離子束光刻技術(shù)。當(dāng)前眾多用戶的一致肯定和推薦足以證明NPGS納米圖形電子束曝光系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自己的目標(biāo)，滿足了用戶對納米級光刻加工技術(shù)的需求。應(yīng)用簡述NPGS納米圖形電子束曝光系統(tǒng)所具有的超高分辨率，無需投影光學(xué)系統(tǒng)和費(fèi)時的掩模制備過程，計算機(jī)產(chǎn)生圖形并控制電子束直接將圖形掃描到光刻膠上的特點(diǎn)，使它在納米加工方面有著巨大的優(yōu)勢。NPGS納米圖形電子束曝光系統(tǒng)能夠制備出具有高深寬比的微細(xì)結(jié)構(gòu)納米線條，從而為微電子領(lǐng)域如掩模板制造、微電子器件制造、全息圖形制作、電子束誘導(dǎo)表面沉淀等微/納加工相關(guān)技術(shù)提供了新的方法。NPGS納米圖形電子束曝光系統(tǒng)刻畫圖案的大小從納米級到顯微鏡能達(dá)到的zui大尺度，即zui大可到10毫米。然而，對任何SEM電子束曝光系統(tǒng)，刻畫精度將隨著圖案大小的增加而降低。主要特點(diǎn)：為滿足納米級電子束曝光要求，JC Nabity出品的NPGS納米圖形電子束曝光系統(tǒng)設(shè)計了一個納米圖形發(fā)生器和數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，并采用電腦控制。電腦通過圖形發(fā)生器和數(shù)模轉(zhuǎn)換電路驅(qū)動SEM等儀器的掃描線圈，從而使電子束偏轉(zhuǎn)并控制束閘的開關(guān)。通過NPGS納米圖形電子束曝光系統(tǒng)可以對標(biāo)準(zhǔn)樣片進(jìn)行圖像采集及掃描場的校正。配合精密定位的工件臺，還可以實(shí)現(xiàn)曝光場的拼接和套刻。利用配套軟件也可以新建或?qū)攵喾N通用格式的曝光圖形。系統(tǒng)參數(shù)：zui細(xì)線寬（ m）：根據(jù)SEM zui小束斑（ m）：根據(jù)SEM 掃描場：可調(diào)加速電壓：根據(jù)SEM，一般為0-40kV 速度：5MHz（可選6MHz）A. 硬件：微影控制介面卡：NPGS PCI-516A High Speed Lithography Board，16 Bit，high resolution （0.25%） 控制電腦：Pentium IV 3.0 GHz computer （or better） with 512 Mb RAM, 80G硬盤, CDRW Drive，17"液晶顯示器. 皮可安培計：Keithley 6485 Picoammeter B. 軟件：微影控制軟件 NPGS V9.0 DesignCAD Express v16.2 或更高版本 NPGS納米圖形電子束曝光系統(tǒng)-關(guān)于電鏡NPGS納米圖形電子束曝光系統(tǒng)以電子顯微鏡為基礎(chǔ)，提供了一個功能強(qiáng)大且操作簡便的電子束曝光系統(tǒng)。事實(shí)上，NPGS納米圖形電子束曝光系統(tǒng)可以應(yīng)用到任何SEM, STEM或FIB以實(shí)現(xiàn)電子束光刻技術(shù)作為基礎(chǔ)研究及技術(shù)開發(fā)。市場上還沒有其他掃描電鏡電子束曝光系統(tǒng)可以像NPGS納米圖形電子束曝光系統(tǒng)一樣提供既快速且高精度的電子束光刻技術(shù)，并且使用成本有了很大程度的降低。以下列表是已成功應(yīng)用NPGS納米圖形電子束曝光系統(tǒng)的電鏡型號。需注意的是，某些電鏡型號要求額外的外部輸入裝置。通常，同一個廠家的不同電鏡型號有相同的XY接口。因此，某些在此未列明型號的電鏡同樣可安裝NPGS納米圖形電子束曝光系統(tǒng)。如有疑問，可來電或郵件phychemi@foxmail.com咨詢。s Amray 1200, 1400, 1830 SEMs s Amray 1845 FE-SEM s Camscan Series 4 SEM s Elionix ERA-8800 s FEI XL30 LaB6 SEM s FEI XL30 FEG XL30 SFEG FE-SEMs s FEI XL30 ESEM FEG FE-SEMs FEI Inspect S  Quanta SEMs s FEI Inspect F, Quanta FEG, FEG ESEM FE-SEMs s FEI Sirion, NanoSEM, Magellan FE-SEMs FEI Quanta 3D Dual W Ion Beam Microscope s FEI Strata 235/237/620/810/820, Quanta 3D, Nova Nanolab , Helios Dual FE Ion Beam Microscopes Hitachi S510, S570 SEMs s Hitachi S2460N SEM s Hitachi S2300, S2400, S2500 Delta, S2700 SEMs s Hitachi S3000H, S3000N, S3400, S3500N SEMs s Hitachi S4000, S4100, S4200, S4700, S4800 cFE-SEMs s Hitachi S4300SE FE-SEMs Hitachi SU-6600 SU-70 FE-SEMs s Hitachi FB2000A FIB s ISI 60 SEM s JEOL 1200EX STEM s JEOL 820, 840, 845, 848 SEMs s JEOL 5400, 5600, 5800, 5900, 5910, 6360, 6460 , 6380, 6480, 6390, 6490, 5700, 6510, 6610 （also LV versions） SEMs s JEOL 6100, 6300, 6400, 6600 SEMs s JEOL 840F, 6300F, 6340F, 6400F, 7401F cFE-SEMs s JEOL 6500F, 7000F, 7001F 7600F FE-SEMs s Leica S440 SEM s LEO S438, S440 SEMs s LEO 1430, 1430VP SEMs s LEO 982, 1525, 1530, 1550 （also VP versions） FE-SEMs s Tescan Vega SEM s Topcon SM 350 SEM s Zeiss 940A , 960A SEM s Zeiss EVO SEM s Zeiss Orion He Ion Microscopes Zeiss/LEO Supra, Ultra, Sigma （also VP versions） FE-SEMs s Zeiss/LEO Auriga Crossbeam 1540 Dual FE Ion Beam MicroscopeNPGS納米圖形電子束曝光系統(tǒng)的配置考慮因素一般來說，研究及分析級的電鏡使用NPGS電子束曝光系統(tǒng)的效果通常好于入門級的電鏡。s 電子束流穩(wěn)定性：電子束流穩(wěn)定性取決于圖形的線寬和曝光時間。曝光時間從幾秒鐘到幾小時不等。六硼化鑭及鎢燈絲電鏡的效果較好，而冷場發(fā)電鏡容易出現(xiàn)漂移且噪音較大。當(dāng)冷場發(fā)電鏡要安裝NPGS納米圖形電子束曝光系統(tǒng)，需提供 電子束電流VS時間圖 幫助我們評價可能存在的問題。有NPGS納米圖形電子束曝光系統(tǒng)的用戶反映，冷場發(fā)電鏡至少有+/-3%的噪音及通常每小時+/-15%的漂移。相比之下，熱場發(fā)電鏡的電子束流更穩(wěn)定且噪音小。例如，有熱場NPGS納米圖形電子束曝光系統(tǒng)用戶12個小時內(nèi)電子束流zui大到zui小的變化小于1pA，而通常的變化值為129.5pA，因此該用戶的偏移率每小時僅為0.1%。97%的數(shù)據(jù)（每5s鐘讀取）沒有噪音（0.1pA分辨率），剩下的3%數(shù)據(jù)在0.4pA平均值。這樣的穩(wěn)定電流是SEM電子束曝光系統(tǒng)的理想工作條件。s zui大電子束電流：鎢絲及六硼化鑭絲電鏡可以提供大多數(shù)SEM電子束曝光系統(tǒng)需要的電子束流條件，老款熱場發(fā)電鏡要差一些，但是其zui大電流可以滿足大多數(shù)SEM電子束曝光系統(tǒng)的條件。冷場發(fā)電鏡比熱場發(fā)的提供的電流小，當(dāng)運(yùn)用較大電子束電流刻畫大面積圖形時可能會受到一定影響。s 分辨率：一般來說，高分辨率電鏡通常意味著高性能，然而電鏡zui終的分辨率對電子束曝光系統(tǒng)卻不是zui重要的考慮。能夠持續(xù)的降低像散性（astigmatism）對大多數(shù)電子束曝光系統(tǒng)來說才是zui重要的問題。s 放大倍數(shù)：放大倍數(shù)將決定圖形的視野大小及zui小線寬。通常，刻畫精致圖形（ 0.1 um）需要放大約100um2的視野。s 工作臺穩(wěn)定性：需要考慮的是后座及漂移。例如，一個圖形由0.1um的直線組成需刻畫1分鐘，工作臺的偏移為每分鐘20nm是可以接受的。當(dāng)工作臺有偏移問題，在刻畫前校正寫場對準(zhǔn)可減少影響。s 磁場屏蔽：工作環(huán)境受到磁場影響的電鏡需要做磁場屏蔽。（消磁產(chǎn)品Spicer可見我司產(chǎn)品介紹。）s 法拉第杯：曝光之前需用安培計測量電流大小。s 電子束匝：大多數(shù)應(yīng)用也可不使用減速電子擋板或不使用電子束匝。如果要買新電鏡，zui好考慮一起購買電子束匝。s X Y外部控制：電子束移動由外部電壓控制。大多數(shù)電鏡有內(nèi)置的外部接口或可供選擇的接口。s 圖像信號輸出：精確的校準(zhǔn)需要圖像信號。如果沒有經(jīng)處理的信號輸出，可用放大的PMT輸出。