什么是電子束光刻系統(tǒng)？

電子束光刻設(shè)備是半導(dǎo)體光掩模生產(chǎn)中利用電子束在光掩模毛坯（以下簡(jiǎn)稱(chēng)毛坯）上繪制電路圖形的設(shè)備。

在存儲(chǔ)器、CPU等LSI的制造中，將分割為數(shù)十層的光掩模作為母板，使用曝光裝置將光掩模上的圖案轉(zhuǎn)印到晶圓上來(lái)制作電路。

光掩模的質(zhì)量對(duì)LSI良率影響最大。因此，在光掩模上繪制圖案的電子束光刻設(shè)備可以說(shuō)是LSI制造中最重要的設(shè)備之一。

電子束光刻設(shè)備的應(yīng)用

電子束光刻設(shè)備用于在制造光掩模以及制造 MEMS 等納米技術(shù)產(chǎn)品時(shí)在毛坯上繪制電路圖案。

在LSI制造過(guò)程中，掩模制造涉及將設(shè)計(jì)過(guò)程中創(chuàng)建的電子文件上的圖案數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為光掩模上的實(shí)際圖案。

毛坯是通過(guò)在玻璃板上形成一層薄金屬膜（例如鉻）制成的，并涂有對(duì)電子束敏感的 EB 抗蝕劑。通過(guò)根據(jù)圖案數(shù)據(jù)使用電子束光刻裝置用電子束照射坯料，EB抗蝕劑分子被切割或聚合以形成圖案。

此外，在一些開(kāi)發(fā)應(yīng)用中，電子束光刻設(shè)備用于直接在晶圓上寫(xiě)入圖案，而不使用光掩模。這是因?yàn)殡娮邮牟ㄩL(zhǎng)比激光束的波長(zhǎng)短得多，因此分辨率更高。

電子束光刻設(shè)備原理

設(shè)計(jì)部門(mén)創(chuàng)建的圖案也稱(chēng)為CAD數(shù)據(jù)或流數(shù)據(jù)，是獨(dú)立于繪圖設(shè)備的格式的數(shù)據(jù)。將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成各繪圖設(shè)備所需格式的數(shù)據(jù)，以便各設(shè)備可以處理的過(guò)程稱(chēng)為EB轉(zhuǎn)換，EB轉(zhuǎn)換后的圖案數(shù)據(jù)稱(chēng)為EB數(shù)據(jù)。

在電子束光刻系統(tǒng)中，將毛坯設(shè)置在精密XY工作臺(tái)上，當(dāng)工作臺(tái)移動(dòng)時(shí)，電子束根據(jù)EB數(shù)據(jù)照射到圖案化區(qū)域上。

電子束從電子槍中發(fā)射出來(lái)，并在穿過(guò)孔徑時(shí)精確成形。毛坯上的 EB 抗蝕劑分子在電子束照射到的地方被切割或聚合。

繪制完成后，坯料經(jīng)過(guò)顯影、蝕刻、剝離剩余抗蝕劑膜等光刻工藝，就成為光掩模。

超解像技術(shù)

曝光設(shè)備使用KrF、ArF和EUV等激光束來(lái)轉(zhuǎn)移圖案。由于光的特性，如果要轉(zhuǎn)移的圖案尺寸小于激光的波長(zhǎng)，圖案周?chē)墓獾难苌渚蜁?huì)成為問(wèn)題，從而無(wú)法在晶圓上正確形成圖案。這就是亞波長(zhǎng)問(wèn)題。

為解決該問(wèn)題而設(shè)計(jì)的技術(shù)的總稱(chēng)是分辨率增強(qiáng)技術(shù)（日文名稱(chēng)：超分辨率技術(shù)，以下縮寫(xiě)為RET）。 RET的方法有很多種，但大多數(shù)情況下，光掩模上的圖案是由原始圖案轉(zhuǎn)變而來(lái)，或者在其周?chē)胖幂o助圖案以在晶圓上再現(xiàn)設(shè)計(jì)的圖案將使其成為可能。

因此，輸入電子束光刻系統(tǒng)的EB數(shù)據(jù)并不是CAD數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)單格式轉(zhuǎn)換，而是添加了RET的修改圖形。

電子束光刻設(shè)備的類(lèi)型

電子束光刻設(shè)備根據(jù)電子束的形狀和移動(dòng)平臺(tái)的方法進(jìn)行分類(lèi)。

光束形狀為圓形且光束強(qiáng)度呈高斯分布的光束稱(chēng)為高斯光束法，而光束形狀在設(shè)備規(guī)格范圍內(nèi)變化為各種尺寸的矩形形狀的方法稱(chēng)為可變形狀光束法我就是這么說(shuō)的。

工作臺(tái)在X、Y方向依次移動(dòng)的方式稱(chēng)為光柵掃描方式。將工作臺(tái)移動(dòng)到所需位置并在那里繪制圖案的方法稱(chēng)為矢量掃描方法。

過(guò)去，大多數(shù)電子束光刻系統(tǒng)采用高斯束光柵掃描方法。如今，隨著LSI圖形越來(lái)越精細(xì)，可變光束形狀的矢量掃描光刻設(shè)備已成為主流。

此外，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出多束電子束光刻系統(tǒng)，其具有多個(gè)束并且可以同時(shí)繪制多個(gè)圖案。多束電子束光刻設(shè)備對(duì)于提高光刻產(chǎn)量是有效的。