Elektronenstrahllithografie

Die Elektronenstrahllithografie (kurz ESL; englisch electron beam lithography, oft als e-beam lithography abgekürzt) ist in der Mikro- und Halbleitertechnik ein spezielles Verfahren zur Strukturierung einer Elektronenstrahl-empfindlichen Schicht (engl. resist, in Analogie zur Fotolithografie auch Fotolack genannt). Das Verfahren gehört zur Gruppe der Next-Generation-Lithografie und ist eng verwandt mit der Ionenstrahllithografie. Durch die „Belichtung“ mit einem Elektronenstrahl wird der Resist chemisch geändert, so dass er lokal gelöst werden kann (Entwicklung) und eine strukturierte Resistschicht entsteht. Die Struktur kann anschließend auf eine Schicht aus einem anderen Material übertragen werden, z. B. durch Ätzen einer darunterliegenden Schicht oder durch selektive Abscheidung eines Materials auf dem Resist. Der wesentliche Vorteil des Verfahrens ist, dass Strukturen mit deutlich geringeren Abmessungen (im Nanometerbereich) als bei der Fotolithografie hergestellt werden können.

Das Verfahren besitzt große Bedeutung bei der Herstellung von mikroelektronischen Schaltkreisen für moderne elektronische Geräte und wird vor allem bei der Herstellung der bei der Fotolithografie eingesetzten Fotomasken verwendet. Es kann aber auch als maskenloses Lithografieverfahren für die Strukturierung von Schichten bzw. Wafern in der Prototypen- oder Kleinserienherstellung eingesetzt werden. Die Elektronenstrahllithografie wird auch in der Großserienproduktion als Nachfolgeverfahren für heutige (Stand 2011) Fotolithografie auf Basis von Excimerlasern gehandelt. Die langen Prozesszeiten aktueller Techniken, bei denen der Elektronenstrahl beispielsweise über das Substrat gerastert^[1] wird, sind jedoch nicht wirtschaftlich und führen auch zu technischen Problemen, z. B. Instabilitäten beim Elektronenstrahl.

1. ↑ Michael J. Rooks, Mark A. McCord: Electron Beam Lithography. In: P. Rai-Choudhury (Hrsg.): SPIE Handbook of Microlithography, Micromachining and Microfabrication. 14. März 1997, S. 139–250, doi:10.1117/3.2265070.ch2 (archive.org).