電子束技術(shù)的原理與應(yīng)用概覽

電子束曝光(electron beam lithography)指使用電子束在表面上制造圖樣的工藝，是光刻技術(shù)的延伸應(yīng)用。光刻技術(shù)的精度受到光子在波長(zhǎng)尺度上的散射影響。使用的光波長(zhǎng)越短，光刻能夠達(dá)到的精度越高。

電子束技術(shù)在半導(dǎo)體制造行業(yè)一直是重要的應(yīng)用技術(shù)。本文就電子束技術(shù)作一個(gè)簡(jiǎn)單的圖文介紹。

電子和光子的對(duì)比

下圖是光的應(yīng)用特點(diǎn)，光可以通過(guò)透鏡進(jìn)行聚焦，可以通過(guò)反射鏡反射。

下圖是電子束的應(yīng)用特點(diǎn)，電子束可以通過(guò)物理聚焦。電子束遇到前方物體，低能量電子束會(huì)散開(kāi)，高能量電子束會(huì)穿透。

在光刻和電子束蝕刻的應(yīng)用上，光和電子束各有優(yōu)缺點(diǎn)，有很好的技術(shù)互補(bǔ)：

在技術(shù)應(yīng)用上，光的生產(chǎn)速度快，但分辨率較低。

電子束效率較低，但它具有更高的分辨率。

電子束的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

用下圖說(shuō)明分辨率和芯片導(dǎo)線線寬的問(wèn)題，來(lái)對(duì)比光刻和電子束蝕刻

目前EUV技術(shù)的極紫外線所用的光點(diǎn)大約100nm，必須通過(guò)偏移技術(shù)才能生產(chǎn)更細(xì)線寬的產(chǎn)品，這樣就需要大量的重復(fù)工作。而電子束的線寬只有幾納米，甚至小于1納米，在這個(gè)方面具有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。

光加工因?yàn)楣鈱挾却笥谛枰木€寬度，在加工深度上，如果太深噪波就太大，側(cè)壁品質(zhì)太差。而電子束技術(shù)就沒(méi)有這個(gè)問(wèn)題。如下圖：

電子束技術(shù)的應(yīng)用

電子束發(fā)射源，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，已經(jīng)更加成熟和強(qiáng)大。

電子束的能量和對(duì)它的路徑控制沒(méi)有光刻技術(shù)成熟，所以電子束蝕刻技術(shù)產(chǎn)能低下，不能得到量產(chǎn)應(yīng)用，僅在一些實(shí)驗(yàn)中使用。但一些前沿科技公司一直在研究。光刻技術(shù)很難突破1nm以下技術(shù)，而電子束在這方面卻前途明光。

目前，電子束技術(shù)的應(yīng)用主要集中在檢測(cè)和測(cè)量設(shè)備上，掃描電鏡，電子顯微鏡，電子束缺陷檢查，這種設(shè)備都是電子束技術(shù)的應(yīng)用。電子束技術(shù)在半導(dǎo)體檢測(cè)和測(cè)量中每年有100多億美金的設(shè)備銷(xiāo)量，而且每年以50%以上的速度在增長(zhǎng)。

審核編輯：黃飛