基于扫描电镜的电子束曝光系统Raith

基于扫描电镜的电子束曝光系统RaithGmbHElphyplus主要内容•扫描电子显微镜介绍•Raith电子束曝光系统•电子束曝光图形制作•曝光参数•对准操作•纳米器件制作的主要步骤XL30SFEG(atopperformingfieldemissionSEM)Accelerationvoltage:200V30kVResolution:1.5nmat10kV,2.5nmat1kVElectronspot~1nm,Resolution~1nmSTEMwithinSEM!!+CLdetector电子发射枪电子透镜原理•Electrongunproducesbeamofmonochromaticelectrons.•Firstcondenserlensformsbeamandlimitscurrent(coarseknob).•Condenserapertureeliminateshigh-angleelectrons.•Secondcondenserlensformsthinner,coherentbeam(fineknob).•Objectiveaperture(usu.user-selectable)furthereliminateshigh-angleelectronsfrombeam.•Beamscannedbydeflectioncoilstoformimage.•Finalobjectivelensfocusesbeamontospecimen.•Beaminteractswithsampleandoutgoingelectronsaredetected.•Detectorcountselectronsatgivenlocationanddisplaysintensity.•Processrepeateduntilscanisfinished(usu.30frames/sec).CathodaluminescenceSecondarye–Backscatterede–Incidente–ElasticallyScatterede–InelasticallyScatterede–Unscatterede–X-raysAugere–电子相互作用•Causedbyincidentelectronpassingnearsampleatomandionizinganelectron(inelasticprocess).•Ionizedelectronleavessamplewithverysmallkineticenergy(5eV)andiscalledsecondaryelectron.(Eachincidentelectroncanproduceseveralsecondaryelectrons.)•Productionofsecondaryelectronsistopographyrelated.Onlysecondariesnearsurface(10nm)exitsample.FEWERsecondarye–escapeMOREsecondarye–escape二次电子的形成如何生成二次电子像•Secondaryelectronsaregeneratedbytheinteractionoftheincidentelectronbeamandthesample.Thesecondaryelectronsemergeatallangles.Theseelectronsgatheredbyelectrostaticallyattractingthemtothedetector.Knowingboththeintensityofsecondaryelectronsemittedandpositionofthebeam,animageisconstructedelectronically.secondarye-detectorincidente-beamemittede-~+12,000VbeamlocationsignalintensityRaith电子束曝光系统曝光精度30nm,器件套刻精度~50nmBeamblanker图形发生器BeamblankerAmplifier控制系统界面BeamblankingFaraday圆筒——测电流工作方式－高斯束、矢量扫描、固定工作台Elphyplus主控制界面曝光图形的制作图形格式：.CSF或者.GDS常用软件：elphyplus－GDSIIdatabaseL－editAutoCAD等等曝光之前，必须先知道曝什么！增加图层选定图层选定图层显示绘图格点改变绘图格点间距选用画笔曝光图形设计注意事项•最小尺寸：线宽、间距（考虑临近效应）•对准标记要适合（多用十字）•需要曝光的图形要远离对准标记•两层之间的对准要留容错•注意曝光的顺序•注意图形交叠，特别是场拼接处的图形λdΔΔn-SiSiO2SDGateHfO2CNT曝光中的主要操作—对准1、源漏电极要压在纳米管上2、栅电极要盖在源漏之间难点：很多地方不能看！对准调节曝光之前，必须先知道在哪里曝光！扫描电镜的坐标（x,y）曝光系统定义的坐标（u,v）两套坐标的刻度校准标准样品三点校正－确定u、v坐标（1.0,0）(1.5,0)(1.5,0.5)第一次三点校正第二次三点校正（1.07,1.05）（1.43,1.05）（1.45,1.43）曝光参数设置－扫描电镜•加速电压如：20kV•Spotsize•工作高度选择曝光参数设置－Elphyplus•图层选择•电流密度•曝光剂量•移动步距曝光剂量的选择手动对准标记纳米器件的主要制作步骤•基片准备（要求带标记）•纳米线/管分散和定位•涂电子束抗蚀剂（如PMMA）•曝光图形设计•电子束曝光、显影•蒸镀金属膜•剥离•测量基片准备和样品分散定位和曝光图形设计镀膜和剥离