浅谈半导体的电子束光刻制作工艺.docx
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1、浅谈半导体的电子束光刻制作工艺目录1 .序言12 .电子束光刻的定义12. 1.概述23. 2.电子束光刻系统24. 3.电子束光刻中的缺陷33 .发展历史34 .理论基础45 .电子束曝光系统46 .应用61 .序百半导体是近年来国内的热门话题,围绕着半导体最核心的设备和耗材是光刻机和光刻胶。我们经常会听到ASM1的极紫外光刻机以及日本的高端光刻胶。确实这些都是当前制作IOnm以下集成电路的必要手段,那么我们有没有其他的手段来制作IOnm以下的结构?实际情况是,我们有其他的手段获得IOnm以下的结构,但是只是这种手段目前速度比较有限无法实现集成电路芯片的制造。但是他确实推动我们当前新材料、前
2、沿物理研究、半导体、微电子、光子、量子研究领域的重要手段之一。这就是今天我们需要介绍的电子束光刻机。我们前面介绍过很多关于紫外光刻的原理和工艺过程。但是大家可能会问,我们已经有可以做IOnm量产的的光刻机了,但是为什么还要用速度慢的电子束光刻?甚至为什么要用电子束作为光源?电子束光刻的过程与紫外光刻有什么异同?电子束光刻所使用的的光刻胶与紫外光刻胶有什么异同?市场上有哪些种类的电子束光刻系统?电子束光刻的生产厂商有哪些?电子束光刻的应用有哪些?下面我们就带着这些问题先概要介绍一下:2 .电子束光刻的定义2.1. 概述电子束光刻,利用电子束在涂有电子抗蚀剂的晶片上直接描画或投影复印图形的光刻技术
3、。电子抗蚀剂是一种对电子敏感的高分子聚合物。经过电子束扫描过的电子抗蚀剂发生分子链重组,使曝光图形部分的抗蚀剂发生化学性质改变,经过显影和定影,获得高分辨率的抗蚀剂曝光图形。现代的电子束光刻设备已经能够制作小于IOnm的精细线条结构,也可制作光学掩模版。利用聚焦电子束对某些高分子聚合物(电子束光刻胶)进行曝光并通过显影获得图形的过程。产生聚焦电子束并让聚焦电子束按照设定的图形扫描的设备就叫做电子束光刻机。电子束光刻(通常缩写为电子束光刻、EB1)是一种扫描电子聚焦束以在被称为抗蚀剂(曝光)的电子敏感膜覆盖的表面上绘制自定义形状的实践。电子束改变了抗蚀剂的溶解性,通过将其浸入溶剂中(显影),可以
4、选择性地除去抗蚀剂的已曝光或未曝光区域。与光刻一样,其目的是在抗蚀剂中形成非常小的结构,然后可以通过蚀刻将其转移到衬底材料上。电子束光刻的主要优点是可以绘制低于10nm分辨率的定制图案(直接写入)。这种形式的无掩模光刻技术具有高分辨率和低产量,将其用途限制在光掩模制造,半导体器件的小批量生产以及研究和开发中。spin-coatedsamp1ee-beanexposurechem.deve1opment2.2.电子束光刻系统商业应用中使用的电子束光刻系统是专用的电子束写入系统,价格非常昂贵(100万美元)。对于研究应用,使用相对低成本的附件(V1O万美元)将电子显微镜转换为电子束光刻系统是很常见
5、的。从至少1990年开始,这种转换后的系统产生的线宽约为20nm,而当前的专用系统产生的线宽约为10nm或更小。可以根据光束形状和光束偏转策略对电子束光刻系统进行分类。较旧的系统使用高斯形光束,并以光栅方式扫描这些光束。较新的系统使用成形光束,该成形光束可能会偏转到写入字段中的各个位置(这也称为矢量扫描)。2.3.电子束光刻中的缺陷尽管电子束光刻具有高分辨率,但用户通常不考虑在电子束光刻过程中产生缺陷。缺陷可以分为两类:与数据相关的缺陷和物理缺陷。与数据有关的缺陷可以进一步分为两个子类别。当电子束原本应该正确偏转时,会发生消隐或偏转错误;而当将错误形状投射到样品上时,在可变形状的电子束系统中会
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