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電子束光刻充電效應
點擊量：628 日期：2023-07-28 編輯：硅時代
當我們使用電子束光刻做pattern時，有時候會發現在一些特殊情況下，無法獲得完美的圖形（圖形變形、斷線等），這種情況極有可能是因為電子束光刻的充電效應（荷電效應）導致的，下面我們將分為幾個部分介紹一下基礎知識，充電效應的形成，怎樣來避免充電效應？
a.前散射：電子穿過光阻，部分電子發生小角度散射，光阻越薄、電子加速電壓越大，前散射越小。
b.背散射：穿過光阻的電子到達襯底，并發生大角度的散射，背散射電子參與曝光，并使曝光區域展寬。
c.二次電子：失去能量的電子減速產生一連串的低能電子叫做二次電子，參與曝光，但影響區域很小（光阻中影響區域幾納米）。
圖1 電子束與固體材料相互作用
a.光阻厚度：光阻厚度越小，前散射的作用區域越小。
b.電子加速電壓：電子加速電壓越大，前散射越小，背散射影響區域越大。
c.襯底材料：材料的原子序數越大，背散射影響區域越小。
圖2. 電子在不同材料中的散射軌跡
a.絕緣襯底：穿過光阻的電子到達襯底上不能被及時導走富集在曝光區域形成不均勻電場，從而對后續曝光中的電子束產生排斥力，從而導致很難實現納米尺度圖形制作。常見的絕緣襯底有：半導體工藝材料（SiO2、Si3N4）、光電子材料（GaN、藍寶石、石英玻璃等）。
b.低能厚膠：導體或者半導體材料通常不會產生充電效應，但是對于厚的光阻（光阻一般不導電），或者低能電子束曝光（電子穿透深度有限）的情況下同樣會存在充電效應。
圖3. 充電效應示意圖
充電效應產生的現象常常有：圖形變形、斷線、線條不直、很難獲得高分辨率圖形等
圖4. 絕緣襯底上電子束曝光應用（B引入導電層）
圖5. 充電效應導致圖形變形（B引入導電層）
