Эффект близости (электронно-лучевая литография) - Proximity effect (electron beam lithography)

Эта статья не цитировать любой источники. Пожалуйста помоги улучшить эту статью к добавление цитат в надежные источники. Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удаленный. Найдите источники: Электронно-лучевая литография "Эффект близости"  – Новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR (Ноябрь 2014 г.) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения)

В эффект близости в электронно-лучевая литография (EBL) - это явление, при котором распределение дозы облучения и, следовательно, развитая диаграмма шире, чем сканированная диаграмма, из-за взаимодействий первичного луча электроны с сопротивляться и субстрат. Это приводит к тому, что резист за пределами отсканированного рисунка получает ненулевую дозу.

Важный вклад в разрыв цепи полимера со слабым сопротивлением (для положительных резистов) или сшивание (для отрицательных резистов) вносят рассеяние электронов вперед и назад. Процесс рассеяния вперед обусловлен электрон-электронными взаимодействиями, которые обычно отклоняют первичные электроны на небольшой угол, тем самым статистически расширяя пучок в резисте (и далее в подложке). Большинство электронов не останавливаются в резисте, а проникают через подложку. Эти электроны все еще могут вносить свой вклад в сопротивление экспонированию, рассеиваясь обратно в резист и вызывая последующие неупругие или обнажающие процессы. Этот процесс обратного рассеяния возникает, например, от столкновения с тяжелой частицей (т. е. ядром подложки) и приводит к широкоугольному рассеянию легкого электрона с диапазона глубин (микрометров) в подложке. Вероятность резерфордовского обратного рассеяния быстро увеличивается с ростом заряда ядра подложки.

Вышеупомянутые эффекты могут быть аппроксимированы простой двухгауссовой моделью, в которой идеальный точечный электронный пучок расширяется до суперпозиции гауссова с шириной ${displaystyle alpha}$ из нескольких нанометры порядка десятков нанометров, в зависимости от ускоряющего напряжения, из-за прямого рассеяния и гауссиана с шириной ${displaystyle eta}$ порядка нескольких микрометров до десятков из-за обратного рассеяния, опять же в зависимости от ускоряющего напряжения, но также и от используемых материалов:

${displaystyle PSF (r) = {frac {1} {pi (1 + eta)}} left [{frac {1} {alpha ^ {2}}} e ^ {- {frac {r ^ {2}} { alpha ^ {2}}}} + {frac {eta} {eta ^ {2}}} e ^ {- {frac {r ^ {2}} {eta ^ {2}}}} ight]}$

${displaystyle eta}$ имеет порядок 1, так что вклад электронов, рассеянных назад, в экспозицию того же порядка, что и вклад «прямых» электронов, рассеянных вперед. ${displaystyle alpha}$, ${displaystyle eta}$ и ${displaystyle eta}$ определяются материалами резиста и подложки, а также энергией первичного пучка. Параметры двухгауссовой модели, включая процесс проявления, можно определить экспериментально, выставив формы, для которых интеграл Гаусса легко решается, то есть пончики, с увеличивающейся дозой и наблюдая, при какой дозе центр сопротивления очищается или не очищается.

Тонкий резист с низкой электронной плотностью уменьшит рассеяние вперед. Легкая подложка (легкие ядра) уменьшит обратное рассеяние. Когда электронно-лучевая литография выполняется на подложках с «тяжелыми» пленками, таких как золотые покрытия, эффект обратного рассеяния (в зависимости от толщины) значительно возрастает. Увеличение энергии луча приведет к уменьшению ширины прямого рассеяния, но поскольку луч проникает в подложку более глубоко, ширина обратного рассеяния будет увеличиваться.

Первичный пучок может передавать энергию электронам через упругие столкновения с электронами и через процессы неупругих столкновений, такие как ударная ионизация. В последнем случае вторичный электрон создается и энергетическое состояние атома изменяется, что может привести к испусканию Оже-электроны или же Рентгеновские лучи. Пробег этих вторичных электронов представляет собой зависящее от энергии накопление (неупругих) длин свободного пробега; хотя это не всегда повторяемое число, именно этот диапазон (до 50 нанометров) в конечном итоге влияет на практическое разрешение процесса EBL. Описанная выше модель может быть расширена для этих эффектов.

Рекомендации