什么是電子束光刻系統？

更新時間：2024-12-18

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電子束光刻設備是半導體光掩模生產中利用電子束在光掩模毛坯（以下簡稱毛坯）上繪制電路圖形的設備。

在存儲器、CPU等LSI的制造中，將分割為數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印到晶圓上來制作電路。

光掩模的質量對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備可以說是LSI制造中最重要的設備之一。

電子束光刻設備用于在制造光掩模以及制造 MEMS 等納米技術產品時在毛坯上繪制電路圖案。

在LSI制造過程中，掩模制造涉及將設計過程中創建的電子文件上的圖案數據轉換為光掩模上的實際圖案。

毛坯是通過在玻璃板上形成一層薄金屬膜（例如鉻）制成的，并涂有對電子束敏感的 EB 抗蝕劑。通過根據圖案數據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，在一些開發應用中，電子束光刻設備用于直接在晶圓上寫入圖案，而不使用光掩模。這是因為電子束的波長比激光束的波長短得多，因此分辨率更高。

設計部門創建的圖案也稱為CAD數據或流數據，是獨立于繪圖設備的格式的數據。將這些數據轉換成各繪圖設備所需格式的數據，以便各設備可以處理的過程稱為EB轉換，EB轉換后的圖案數據稱為EB數據。

在電子束光刻系統中，將毛坯設置在精密XY工作臺上，當工作臺移動時，電子束根據EB數據照射到圖案化區域上。

電子束從電子槍中發射出來，并在穿過孔徑時精確成形。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，坯料經過顯影、蝕刻、剝離剩余抗蝕劑膜等光刻工藝，就成為光掩模。

曝光設備使用KrF、ArF和EUV等激光束來轉移圖案。由于光的特性，如果要轉移的圖案尺寸小于激光的波長，圖案周圍的光的衍射就會成為問題，從而無法在晶圓上正確形成圖案。這就是亞波長問題。

為解決該問題而設計的技術的總稱是分辨率增強技術（日文名稱：超分辨率技術，以下縮寫為RET）。 RET的方法有很多種，但大多數情況下，光掩模上的圖案是由原始圖案轉變而來，或者在其周圍放置輔助圖案以在晶圓上再現設計的圖案將使其成為可能。

因此，輸入電子束光刻系統的EB數據并不是CAD數據的簡單格式轉換，而是添加了RET的修改圖形。

電子束光刻設備根據電子束的形狀和移動平臺的方法進行分類。

光束形狀為圓形且光束強度呈高斯分布的光束稱為高斯光束法，而光束形狀在設備規格范圍內變化為各種尺寸的矩形形狀的方法稱為可變形狀光束法我就是這么說的。

工作臺在X、Y方向依次移動的方式稱為光柵掃描方式。將工作臺移動到所需位置并在那里繪制圖案的方法稱為矢量掃描方法。

過去，大多數電子束光刻系統采用高斯束光柵掃描方法。如今，隨著LSI圖形越來越精細，可變光束形狀的矢量掃描光刻設備已成為主流。

此外，已經開發出多束電子束光刻系統，其具有多個束并且可以同時繪制多個圖案。多束電子束光刻設備對于提高光刻產量是有效的。

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