Предисловие к разделу Публикации

Научные и технические решения, заложенные в литографическую систему NanoMaker, основываются на научно-исследовательской деятельности, выполняемой в основном в Институте Проблем Технологии Микроэлектроники РАН (ИПТМ РАН) начиная с 1989 года.
В течение этого времени были усовершенствованы технология электронно-лучевой литографии, модернизированы аппаратные средства, разработаны и внедрены изменения в программное обеспечение в тесном контакте с экспериментаторами и технологами (см. ниже список отобранных ссылок).

I. Развитие электронной литографии

• коррекция эффекта близости, гарантированная точность коррекции [1, 2, 8. 11]
  Основное преимущество метода "простой компенсации", разработанного для коррекции эффекта близости, по сравнению с другими процедурами коррекции - это его гарантированная точность.
• модели и методы моделирования для проявления позитивных [4, 5] и негативных резистов [6]
  Моделирование проявления после экспонирования позволяет прогнозировать результат литографии с высокой степенью достоверности.
• 3D-литография (3D коррекция эффекта близости и проявления) [8, 9, 11, 25]
  Были предложены специальные методы и процедуры для создания желаемого рельефа (формы поверхности резиста) [8] с основными приложениями в дифракционной оптике (рассчитанные голограммы, фотонные структуры) и в клеточной биологии.
• прямые измерения параметров функции близости [7, 10, 17] (база данных параметров функции близости)
  Качество и точность литографии зависит от правильности значений параметров функции близости [17]. NanoMaker содержит базу данных параметров как функцию от материала подложки и ускоряющего напряжения. Данные были собраны в течение нескольких лет в результате специальных экспериментов. Сложность экспериментальных измерений определяется большой разницей в величине измеряемых параметров (например, диаметр пучка (Alpha) находится в диапазоне десятков нанометров, в то время как, расстояние близости (Beta) в сотни раз больше). Для преодоления этой сложности был разработан специальный экспериментальный метод ("подгонка до измерения") [7, 10].
• расчет по методу Монте-Карло параметров функции близости в произвольных многослойных средах
  Реализовано вычисление параметров функции близости по методу Монте-Карло для сложных многослойных подложек, что позволяет использовать более детальные характеристики эффекта близости. Например, оказывается, что в зависимости от толщины резиста и ускоряющего напряжения, такие параметры, как Alpha и Eta различны у верхней и нижней границ резиста. В NanoMaker реализован эффективный метод учета зависимости параметров функции близости от глубины, что очень важно при низкоэнергетичной (например, 5 keV) литографии.

II. Программные улучшения работы литографических машин

Наибольшее внимание и усилия были направлены на устранение источников и причин потери точности и разрешения электронно-лучевой литографии.

• коррекция дисторсии [14]
  Одной из таких причин является дисторсия (статические нелинейные ошибки позиционирования луча вдали от центра поля сканирования). NanoMaker содержит специальные процедуры для компенсации дисторсии в процессе экспонирования и снятия изображений. Также NanoMaker позволяет измерять (характеризовать) дисторсию определенного РЭМ (или литографа) при помощи специальной процедуры.
• компенсация динамических ошибок [14]
  Другой источник потери точности - это задержки в позиционировании луча на подложке по сравнению с ожидаемыми значениями. В NanoMaker реализована специальная процедура для измерения параметров задержки, так что NanoMaker в состоянии компенсировать динамические ошибки "на лету", что приводит к значительному сокращению общего времени экспонирования и упрощению литографической системы (баланкер теперь не всегда необходим).
• управление ФИП и другими сканирующими приборами [12, 13] и компенсация гистерезиса в АСМ и СТМ.
  NanoMaker может контролировать не только электронные микроскопы, но и сканирующие приборы других типов, например микроскопы со сфокусированным ионным пучком [12, 13] и сканирующие зондовые микроскопы. Известно, что АСМ/СТМ устройства имеют очень существенное и неприятное свойство - гистерезис (долгосрочные временные искажения) двигателей перемещающих кантилевер. NanoMaker влючает функцию компенсации гистерезиса и процедуры для определения параметров гистерезиса.

• дифракционная оптика
  Возможность изготовления спроектированных рельефов на основе 3D коррекции эффекта близости используется для изготовления элементов дифракционной оптики высокой эффективности, таких как Френелевские зонные пластинки, киноформная оптика и синтезированные голограммы [14, 15].

• радужные голограммы для безопасности и защиты от подделок
  Использование SEM под управлением NanoMaker для выполнения электронно-лучевой литографии способно резко снизить стоимость изготовления радужных голограмм делая их сопоставимыми с изготовливаемыми по матричной технологии при гораздо более высоком качестве [27].

• рентгеновская дифракционная оптика
  Коррекция эффекта близости, осуществляемая в NanoMaker, оказалась очень важным аспектом при изготовлении высококачественных элементов рентгеновской дифракционной оптики [21, 22]

• эффекты нагрева Использование высокопроизводительных электронно-литографических машин с пучком переменной формы и предельной плотности тока может приводить к повышению температуры в экспонируемой области. Был разработан метод учета вклада от нагрева электронным пучком в дозу экспонирования [18, 19]. Поскольку нагрев в процессе экспонирования приводит к росту дозы, был предложен способ коррекции вклада нагрева на увеличение дозы [20].

• микро- и нано-приборы и устройства
  Некоторые отдельные примеры изготовления микроприборов и тестирования их свойств можно найти в [13, 24, 25, 26] (фотонные кристаллы, сверхпроводящие детекторы квантовых состояний, болометры для детектирования излучения в терагерцовом диапазоне, био-кристаллы, изучение свойств графена, …).

IV. Развитие ФИП литографии

• 3D FIB струкрурирование
  NanoMaker может быть эффективно использован для 3D FIB структурирования с помощью специальных данных, подготовленных посредством программного обеспечения IonRevSim, которое было разработано в рамках интеграционного европейского проекта CHARPAN (FP 6-е) [28, 29].