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电子束光刻充电效应
点击量：375 日期：2023-07-28 编辑：硅时代
当我们使用电子束光刻做pattern时，有时候会发现在一些特殊情况下，无法获得完美的图形（图形变形、断线等），这种情况极有可能是因为电子束光刻的充电效应（荷电效应）导致的，下面我们将分为几个部分介绍一下基础知识，充电效应的形成，怎样来避免充电效应？
a.前散射：电子穿过光阻，部分电子发生小角度散射，光阻越薄、电子加速电压越大，前散射越小。
b.背散射：穿过光阻的电子到达衬底，并发生大角度的散射，背散射电子参与曝光，并使曝光区域展宽。
c.二次电子：失去能量的电子减速产生一连串的低能电子叫做二次电子，参与曝光，但影响区域很小（光阻中影响区域几纳米）。
图1 电子束与固体材料相互作用
a.光阻厚度：光阻厚度越小，前散射的作用区域越小。
b.电子加速电压：电子加速电压越大，前散射越小，背散射影响区域越大。
c.衬底材料：材料的原子序数越大，背散射影响区域越小。
图2. 电子在不同材料中的散射轨迹
a.绝缘衬底：穿过光阻的电子到达衬底上不能被及时导走富集在曝光区域形成不均匀电场，从而对后续曝光中的电子束产生排斥力，从而导致很难实现纳米尺度图形制作。常见的绝缘衬底有：半导体工艺材料（SiO2、Si3N4）、光电子材料（GaN、蓝宝石、石英玻璃等）。
b.低能厚胶：导体或者半导体材料通常不会产生充电效应，但是对于厚的光阻（光阻一般不导电），或者低能电子束曝光（电子穿透深度有限）的情况下同样会存在充电效应。
图3. 充电效应示意图
充电效应产生的现象常常有：图形变形、断线、线条不直、很难获得高分辨率图形等
图4. 绝缘衬底上电子束曝光应用（B引入导电层）
图5. 充电效应导致图形变形（B引入导电层）
