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FIB聚焦离子束曝光技术

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FIB聚焦离子束曝光技术

发布日期:2016-07-27 作者: 点击:

FIB聚焦离子束曝光技术

聚焦离子束也可以像电子束那样作为一种曝光手段。离子束曝光有非常高的灵敏度,这主要是因为在固体材料中的能量转移的效率远远高于电子。常用的电子束曝光抗蚀剂对离子的灵敏度要比对电子束高100倍以上。除了灵敏度高之外,离子束曝光的另一优点是几乎没有邻近效应。由于离子本身的质量远大于电子,离子在抗蚀剂中的散射范围要远小于电子,并且几乎没有背散射效应。

聚焦离子束曝光是一种类似于电子束曝光的技术,它是在聚焦离子束技术基础上将原子离化后形成离子束的能量控制在10~200keV范围内,再对抗蚀剂进行曝光,从而获得微细线条的图形。其曝光机理是离子束照射抗蚀剂并在其中沉积能量,使抗蚀剂起降解或交联反应,形成良溶胶或非溶凝胶,再通过显影,获得溶与非溶的对比图形。

聚焦离子束曝光技术自发展以来,由于其曝光深度有限以及曝光系统与曝光工艺的复杂性,发展受到了限制。但在实验条件下,聚焦离子束仍可作为制作小批量研究性质的器件的一种工具。真正把聚焦离子束认真地作为一种大规模集成电路生产的曝光工具来开发是20世纪90年代后期的聚焦离子束投影曝光技术。

聚焦离子束投影曝光技术

根据是否有静电离子投影镜,聚焦离子束投影曝光技术可分为有掩模的1:1聚焦离子束投影曝光和有掩模的聚焦离子束缩小投影曝光两类。

有掩模的1:1聚焦离子束曝光,它包括离子源、离子束照明系统、镂空掩模和工件台等。它是将平行的离子束照射在镂空掩模上,使掩模上的图像直接映在下面的工件台上,象拍照一样一次性产生曝光图形。

有掩模的离子束缩小投影曝光,它包括离子源、离子束系统、镂空掩模、静电离子束投影镜和工件台等。它是在掩模和工件间加一个静电离子束投影镜,使经过掩模的图像按比例缩小到工件台上,从而使曝光图形的线宽得到进一步的缩小,同时也缩小了掩模制作上的缺陷,大大地降低了掩模的制作难度。然而这种掩模也面临着应力和入射离子造成的发热等问题,为此采取了一系列措施,如:对掩模进行掺杂;对膜增加保护层;设计掩模冷却系统及通过有限元分析改进了掩模框架的设置,避免气流对掩模造成振动等。

FIB聚焦离子束


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