武田スーパー・クリーンルーム EB 描画機

武田スーパークリーンルーム
EB 描画機

東京大学大学院工学系研究科附属
システム・デザイン研究センタ (d.lab、 ディーラボ)
(旧名 VDEC、大規模集積システム設計研究教育センタ)
学術支援専門職員

文部科学省ナノテクノロジー・プラットフォーム
微細加工プラットフォーム 実施機関 東京大学 支援員
藤原   誠
makoto@if.t.u-tokyo.ac.jp
https://www.if.t.u-tokyo.ac.jp/~makoto/project/revealjs/EB-Seminar/

武田先端知ビル

http://www.vdec.u-tokyo.ac.jp/Guide/access.html

Basement 2F Clean Room


http://nanotechnet.t.u-tokyo.ac.jp/
区分広さ (m2)FED-STD Class
CR1 155Class 1
CR2 60 Class 1
240 Class 100
CR3 145 Class 1000
Total 600

(地下二階) FED-STD -> ISO 14644-1

機種名foot print導入時期
F5112 2.4 × 4.8 × 2.6 + 3.3 × 0.9 × 2.6 (m)2004
F7000S 3.5 × 4.8 × 2.55 (m)2013/12

Advantest F5112

Station Console 操作卓

温調機(temperature controller)

諸元 Specifications

機種 加速電圧 電流密度 one shot の面積 電流 最大 DOSE データ
グリッド		実力
単位 kV A/cm2 A/µm2µm2 µA µC/cm2 nm nm
F5112 50 20 0.2 16 3.2 120 2 100
F7000S50 100 1 0.64 0.64 5000 0.251x
a a × 10-8
d w d × w

二つの機種の速度の違いを決める要素の一つ

one shot の大きさ Field Size
F5112 4.0 x 4.0 µm 1600 x 800 µm
F7000S 0.8 x 0.8 µm 32 x 32 µum

Field size

Stage を動かさずに、 beam を振る範囲

基板の大きさ

機種 maskWafer 欠けチップ
F5112 5 inch =< 6 inch 10 m/m ~ 30 m/m 角
F7000S 5 inch =< 8 inch
厚さ(共通) 325/425/525 um 625/675/725 um

描画の方式

方式 描画単位 描画単位の大きさ(最大)
point beam 点
VSB 可変長方形 (0.8 um / 4 um 角)
CP 装置内 stencil (0.8 um 角の 25 %)
VSB Variable Shape Beam
CP Character Projection

CP Stencil 7 x 7 (m/m) 25:1 scale
The number shown is CP Area #

CP Area #3
CP Area #17
CP Area #18 
Master Hole #3
────────────────────────
横可変線 14 - 120 nm幅
縦可変線
八角形   14 - 240nm

   真円 10 - 90 nm
 八角形 10 - 90 nm
 12角形 10 - 90 nm

Trimming #17
────────────────────────
  真円 10 - 90 nm
八角形 10 - 90 nm
12角形 10 - 90 nm
(その他)

SIPH   #18
────────────────────────
八角形     50 - 300nm 
正三角形  300 nm 0-115 度 5 度 ピッチ
正方形     50 nm 0-85  度 5 度 ピッチ
正方形    100 nm 0-85  度 5 度 ピッチ

CP の使途 (sleeving)

100 nm の正方形で 40 角形 -> 1.25 um の円
sleeving 1.25 µm circle with 100 nm Sq (5 deg. step) [3] https://doi.org/10.1117/1.JMM.15.3.031606 [4] https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/8730981

CP の使途 (nano array)

nano array 構造色 (photo by Olympus TG-5)

CP の使途 (nano array)

nano array 構造色 (photo by Olympus TG-5)

CP の使途 (nano_array)

nano array 構造色 (photo by Canon DP-22)

CP の使途 (nano array)


https://myukk.org/SM2017/sm_pdf/SM1952.pdf

CP の使途 (nano array)

60nm Hole, PEC あり、 SE+BSE(U) Regulus 8230
関連 software 
  入力時の変換
F5112
  bexelwin (Fujitsu/Advantest)
  pc-conv  (内製)
F7000S
  f7kcnv (dsjobput) (NCS/Advantest)
  BEAMER   (GenIsys)

近接効果補正用データ
  (TRACER)
レジスト
通称 DOSE(µC/cm2) 製品名 厚さ
Posi
CAP 24 OEBR-CAP112PM 21.5cP 1.5 um
ZEP 105 ZEP-520A, ZEP-530 200-400 nm
FEP 15 FEP-171D 250 nm
Nega
CAN 24 OEBR-CAN040AE 2.0cP 120 nm
OEBR-CAN040AE 6.0cP    690 nm
HSQ 400 XR-1541-06     (6%) 200 - 250 nm
(2%) 45 nm 
描画費用
  1 chip/1 Wafer 一万円強、 90 分まで
  90 分毎に同費用の追加料金
  技術補助・技術代行 90分 (約) 3.5 万円

関連装置(その一)

  • スピンコータ
    押鐘 SC-308
  • 自動現像装置
    ADE-3000S 3 inch -> 8 inch Wafer、 ZEP520A 専用
    EVG-101 5 inch Mask 専用
  • マスク・エッチング
    Spray Coater ACTIVE ACT-300AIIS

関連装置(その二)

Heidelberg DWL66+

関連装置(その二)

Heidelberg DWL66+
Maximum exposure area: 200 x 200 mm2
Maximum substrate size: 9" x 9"
Maximum substrate thickness: 6mm
Camera system: macro and micro 1280 x 960 pixels

Reference

 [1]
 Hirofumi Hayakawa and Masahiro Takizawa, et. al,
 Next generation electron beam lithography system F7000
 for wide range applications
      https://doi.org/10.1117/12.2029193
 [2]
 A.Higo, et.al
 Experimental Comparison of Rapid Large-area Direct Electron
 Beam Exposure Methods with Plasmonic Devices
      https://myukk.org/SM2017/sm_pdf/SM1952.pdf
 [3]
  Rimon Ikeno, Satoshi Maruyama, Yoshio Mita, Makoto Ikeda, and
  Kunihiro Asada "Electron-beam lithography with character projection
  technique for high-throughput exposure with line-edge quality
  control," Journal of Micro/Nanolithography, MEMS, and MOEMS 15(3),
  031606 (8 September 2016). https://doi.org/10.1117/1.JMM.15.3.031606

 [4]
  Akio Higo, Tomoki Sawamura, Makoto Fujiwara, Etsuko Ota, Ayako
  Mizushima, Eric Lebrasseur, Taro Arakawa, and Yoshio Mita,"A Micro
  Racetrack Optical Resonator Test Structure to Optimize Pattern
  Approximation in Direct Lithography Technologies," 2019 IEEE
  Conference on Microelectronic Test Structures (ICMTS 2019),
  Kita-Kyushu, Japan (2019.03)

URL
      高速電子線描画装置を利用した 大面積微細描画支援
      https://www.if.t.u-tokyo.ac.jp/~makoto/mgp/kunifes2016/

      高速大面積電子線描画向け データ変換方法
      https://www.if.t.u-tokyo.ac.jp/~makoto/mgp/kunifes2018/

      Perl で GDSII を作成する
      https://www.if.t.u-tokyo.ac.jp/~makoto/i/
   
      This presentation material
      https://www.if.t.u-tokyo.ac.jp/~makoto/project/revealjs/EB-Seminar/