NPGS納米圖形電子束曝光系統(tǒng)（電子束光刻）

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NPGS納米圖形電子束曝光系統(tǒng)
電子束光刻（基于SEM改裝的掃描電子束曝光系統(tǒng) ）
電子束曝光系統(tǒng)是利用計算機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抗蝕劑的晶片直接描畫或投影復印圖形的技術(shù)。它的特點是分辨率高、圖形產(chǎn)生和修改容易、制作周期短。

電子束光刻由于SEM、STEM及FIB的工作方式與電子束曝光機十分相近，美國JC Nabity Lithography Systems公司成功研發(fā)了基于改造商品SEM、STEM或FIB的電子束曝光裝置（Nanometer Pattern Generation System納米圖形發(fā)生系統(tǒng)，簡稱NPGS）。NPGS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，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。

電子束光刻由于具有高分辨率及低成本等特點，在北美研究機構(gòu)中，NPGS是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的技術(shù)目標是提供一個功能強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，實現(xiàn)高級的電子束或離子束光刻技術(shù)。當前眾多用戶的一致肯定和推薦足以證明NPGS實現(xiàn)了自己的目標，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電鏡改裝系統(tǒng)所具有的超高分辨率，無需投影光學系統(tǒng)和費時的掩模制備過程，計算機產(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，使它在納米加工方面有著巨大的優(yōu)勢。NPGS系統(tǒng)能夠制備出具有高深寬比的微細結(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、電子束誘導表面沉淀等微/納加工相關(guān)技術(shù)提供了新的方法。

電子束光刻NPGS系統(tǒng)刻畫圖案的大小從納米級到顯微鏡能達到的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
電子束光刻為滿足納米級電子束曝光要求，JC Nabity出品的NPGS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可以對標準樣片進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)
細線寬（μm）：根據(jù)SEM
zui小束斑（μm）：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

（上圖為NPGS的連接示意圖）