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電子束光刻曝光劑量
點擊量：503 日期：2023-07-31 編輯：硅時代
電子束光刻是一個相當復雜的過程，其曝光過程中涉及到電子束與物質的作用，這部分我們將在后續的過程中介紹，這里我們將介紹一下電子束光刻的曝光工藝條件中非常重要的參數 – 曝光劑量。
當前我們常見的高斯束電子束光刻系統的直寫方式是基于矢量掃描技術。其束班可以理想的簡化為圓班，其光強呈現高斯分布，并在直寫中束班一般沿直線移動。為了更直觀的說說明這一特點，我們可以將曝光區域理解為包括有限數量的掃描線填充區域如下圖1所示。
圖1 電子束光刻的直寫模式和能量分布示意圖
所有工藝和曝光參數由操作技術確定，這同時也決定了曝光劑量。劑量的概念是建立為所需的入射電子的數量，以充分顯影特定厚度的電子束光刻膠，這里我們需要區別曝光圖形的形狀為：面掃描、單像素線（SPL，或者無寬度線）和單點。每種情況下的表達式略有不同（如下圖2所示）：
圖2 點、線、面形狀的曝光區域對應的劑量計算公式
上述公式我們可以得到電子束曝光的劑量是一定時間內束流決定的光刻膠上的電荷累計量。這里束班是非零維的，但它由一個影響區域即有效半徑(S，步長)。 因此，在曝光期間的掃描速度是基于這種假設和停留時間的定義來執行的(Tdwell，束班在每個像素中保持傳遞有效劑量的時間)。步長和停留時間決定了曝光過程中束班的掃描速度。
如何確定合適的曝光劑量是我們在確定電子束光刻工藝中非常重要的工作，通常曝光劑量取決于許多相關參數：電子束光刻膠的類型、顯影液種類、烘烤溫度、顯影溫度、電子束曝光系統的加速電壓等，后續我們會正對典型的電子束光刻膠進行詳細介紹。當然，在光刻膠的使用過程中，我們也無需深入了解其影響的機制，因為我們常用的商業化電子束光刻膠產品都有提供參考劑量，我們只需要根據自己的電子束曝光系統的類型（加速電壓）、所需光刻膠的厚度，曝光圖形的結構特征結合參考劑量做一個簡單的劑量實驗，就可以獲得較為準確的劑量值，從而幫助我們確定曝光參數。
