Low voltage Electron Beam Lithography : application to multibeam
Lithographie électronique basse énergie : application au multifaisceaux
Résumé
In the coming years lithography will have to face major changes, in order to sustain resolution improvement required for industry. Multi electron beam lithography is a serious alternative to photolithography. It combines high resolution and high throughput. MAPPER Lithography develops such a tool. to take into account multibeam related constraints, a low beam acceleration energy has been preferred : 5keV while current high resolutioni electron beam tools work at 50keV. This study has underlined that such a strategy modifies a key factor of lithography: the exposure dose. And this dose directly plays on several parameters : resolution, patterns roughness, exposure time, etc. In addition, it has been demonstrated that a nois intrinsic to electron beam lithography, related to electron reflection on substrate is significantly modified by acceleration energy. An understanding of energy deposition into resist is proposed. It allow an interpretation of experimental results. Finally, an enlightened discussion on beam energy impact on lithography has led to the determination of experimental parameters well adapted to low energy exposures and especially to MAPPER tool.
Dans les prochaines années, la lithographie va devoir opérer un changement technologique majeur, afin de soutenir l'amélioration de la résolution requise par les industriels. La lithographie électronique multifaisceaux est une des alternatives à la photolithographie. Elle allie forte résolution et fort débit. MAPPER lithography développe un outil pour cette technologie. Afin de prendre en compte les contraintes liées au fonctionnement multifaisceaux, une énergie d'accélération des électrons faible a été choisie : 5keV contre 50keV pour les outils usuels de lithographie électronique haute résolution. Cette étude a permis de vérifier qu'une telle stratégie modifie un paramètre clef de la lithographie électronique : la dose d'exposition. Or la dose d'exposition impacte directement différents paramètres : résolution, rugosité des motifs, temps d'exposition, etc. Par ailleurs, il a été démontré qu'un bruit inhérent à la lithographie électronique, lié à la réflexion des électrons par le substrat, est significativement modifié par l'énergie du faisceau. Une compréhension du mécanisme de dépôt d'énergie dans la résine est proposée. Elle permet d'interpréter ces résultats expérimentaux. Enfin, une discussion éclairée sur l'impact de l'énergie du faisceau sur la lithographie a permis de déterminer des paramètres expérimentaux mieux adaptés à l'exposition basse énergie et à l'outil MAPPER en particulier.