Technische Universiteit Delft

Multi-elektronenbundel
door M&C

Promotie van De heer Ir. M.J. van Bruggen: "Multi Electron Beam System for High Resolution Electron Beam Induced Deposition"

18 februari 2008 | 12:30 uur
plaats:

De heer Ir. M.J. van Bruggen | natuurkundig ingenieur, Nederland promotor | Prof.dr.ir. P. Kruit (TNW)

De ontwikkeling van een multi-elektronenbundel systeem wordt beschreven die special ontworpen is voor elektronenbundel geïnduceerde depositie (EBID) met sub-10 nm resolutie. EBID is een veelbelovende maskerloze nanolithografie techniek die het potentieel heeft een levensvatbare techniek te worden voor de fabricage van 20-2 nm structuren na 2013, zoals beschreven door de International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS), of gebruikt kan worden om snel prototype preparaten te maken voor onderzoekstoepassingen.

De essentie is om de verbetering van de schrijfsnelheid van een multi-elektronenbundel systeem te combineren met de hoge resolutie van een moderne scanning elektronen microscoop (SEM). Een belangrijk onderdeel van het multi-elektronenbundel systeem is de multi-elektronenbundel bron (MBS). Die bestaat uit een Schottky elektronenbron en een bundelsplitser, microlens array en een elektrostatische deflector array (BA) gemaakt met Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS) technologie. Deze MBS wordt geïntegreerd in de SEM. De multi-elektronenbundel SEM wordt geacht 100 individuele elektronenbundels op het substraat te leveren die elk een spotgrootte hebben van 1 nm en met 30 pA stroom op 30 kV en die gescand worden in rastermodus en individueel aan- en uitgezet worden door de BA met 256 kHz. De multi-elektronenbundel SEM kan ook gebruikt worden voor multi-elektronenbundel inspectie, analytische microscopie en resist-gebaseerde elektronbundel lithografie.

Analyse van het uiteindelijke concept laat zien dat een array van 10 x 10 elektronenbundels op het substraat met een spotgrootte variërend tussen 1.01 en 1.05 nm en ongeveer 30 pA stroom haalbaar is. De veldgrootte op substraat-niveau is 3.2 x 3.2 mm2. De systeemvergroting kan worden veranderd om 1.4-1.5 nm spotgroottes en 115 pA stroom te verkrijgen. Prototypes van de MBS en de BA zijn getest en demonstreren functionerende microapertuur lenzen en individuele deflectoren. Modificaties aan een FEI Nova 200 NanoSEM worden beschreven en de extra elektronica nodig om de MBS aan te sturen wordt gepresenteerd.