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正文內(nèi)容

光刻技術(shù)及其應(yīng)用的現(xiàn)狀與展望(編輯修改稿)

2025-08-09 21:26 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 成本的增加,進(jìn)而會(huì)大大降低產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力,這是極紫外(EUV)光刻技術(shù)快速應(yīng)用的主要障礙。為了降低成本,國(guó)外有的研發(fā)機(jī)構(gòu)利用極紫外(EUV)光源,結(jié)合電子束無(wú)掩模版的思想,開(kāi)發(fā)成功了極紫外(EUV)無(wú)掩模版光刻系統(tǒng),但還沒(méi)有商品化,進(jìn)入生產(chǎn)線。 X射線光刻技術(shù)也是20世紀(jì)80年代發(fā)展非常迅速的、為滿足分辨率100 nm以下要求生產(chǎn)的技術(shù)之一。主要分支是傳統(tǒng)靶極X光、激光誘發(fā)等離子X(jué)光和同步輻射X光光刻技術(shù)。特別是同步輻射X光( nm)作為光源的X光刻技術(shù),光源具有功率高、亮度高、光斑小、準(zhǔn)直性良好,通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)的光束偏振性小、聚焦深度大、穿透能力強(qiáng);同時(shí)可有效消除半陰影效應(yīng)(Penumbra Effect)等優(yōu)越性。X射線光刻技術(shù)發(fā)展的主要困難是系統(tǒng)體積龐大,系統(tǒng)價(jià)格昂貴和運(yùn)行成本居高不下等等。不過(guò)最新的研究成果顯示,不僅X射線光源的體積可以大大減小,近而使系統(tǒng)的體積減小外,而且一個(gè)X光光源可開(kāi)出多達(dá)20束X光,成本大幅降低,可與深紫外光光刻技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)。 以Particles為光源的光刻技術(shù) 以Particles為光源的光刻技術(shù)主要包括粒子束光刻、電子束光刻,特別是電子束光刻技術(shù),在掩模版制造業(yè)中發(fā)揮了重要作用,目前仍然占有霸主地位,沒(méi)有被取代的跡象;但電子束光刻由于它的產(chǎn)能問(wèn)題,一直沒(méi)有在半導(dǎo)體生產(chǎn)線上發(fā)揮作用,因此,人們一直想把縮小投影式電子束光刻技術(shù)推進(jìn)半導(dǎo)體生產(chǎn)線。特別是在近幾年,取得了很大成就,產(chǎn)能已經(jīng)提高到20片/h(φ200 mm圓片)。 電子束光刻進(jìn)展和研發(fā)較快的是傳統(tǒng)電子束光刻、低能電子束光刻、限角度散射投影電子束光刻(SCALPEL)和掃描探針電子束光刻技術(shù)(SPL)。傳統(tǒng)的電子束光刻已經(jīng)為人們?cè)谘谀0嬷圃鞓I(yè)中廣泛接受,由于熱/冷場(chǎng)發(fā)射(FE)比六鵬化鑭(LaB6)熱游離(TE)發(fā)射的亮度能提高100~1000倍之多,因此,熱/冷場(chǎng)發(fā)射是目前的主流,分辨率覆蓋了100~200 nm的范圍。但由于傳統(tǒng)電子束光刻存在前散射效應(yīng)、背散射效應(yīng)和鄰近效應(yīng)等,有時(shí)會(huì)造成光致抗蝕劑圖形失真和電子損傷基底材料等問(wèn)題,由此產(chǎn)生了低能電子束光刻和掃描探針電子束光刻。低能電子束光刻光源和電子透鏡與掃描電子顯微鏡(SEM)基本一樣,將低能電子打入基底材料或者抗蝕劑,以單層或者多層LB膜(LangmuirBlodgett Film)為抗蝕劑,分辨率可達(dá)到10 nm以下,目前在實(shí)驗(yàn)室和科研單位使用較多。掃描探針電子束光刻技術(shù)(SPL)是利用掃描隧道電子顯微鏡和原子力顯微鏡原理,將探針產(chǎn)生的電子束,在基底或者抗蝕劑材料上直接激發(fā)或者誘發(fā)選擇性化學(xué)作用,如刻蝕或者淀積進(jìn)行微細(xì)圖形加工和制造。SPL目前比較成熟,主要應(yīng)用領(lǐng)域是MEMS和MOEMS等納米器件的制造,隨著納米制造產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,掃描探針電子束光刻技術(shù)(SPL)的前景有望與光學(xué)光刻媲美。另外一種比較有潛力的電子束光刻技術(shù)是SCALPEL,由于SCALPEL的原理非常類似于光學(xué)光刻技術(shù),使用散射式掩模版(又稱鼓膜)和縮小分步掃描投影工作方式,具有分辨率高(納米級(jí))、聚焦深度長(zhǎng)、掩模版制作容易和產(chǎn)能高等優(yōu)勢(shì),很多專家認(rèn)為SCALPEL是光學(xué)光刻技術(shù)退出歷史舞臺(tái)后,半導(dǎo)體大生產(chǎn)進(jìn)入納米階段的主流光刻技術(shù),因此,有人稱之為后光學(xué)光刻技術(shù)。 粒子束光刻發(fā)展較快的有聚焦粒子束光刻(FIB)和投影粒子束光刻,由于光學(xué)光刻的不斷進(jìn)步和不斷滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要,使離子束光刻的應(yīng)用已經(jīng)有所擴(kuò)展,如FIB技術(shù)目前主要的應(yīng)用是將FIB與FESEM連用,擴(kuò)展SEM的功能和使得SEM觀察方便;另外,通過(guò)方便的注射含金屬、介電質(zhì)的氣體進(jìn)入FTB室,聚焦離子分解吸附在晶圓表面的氣體,可
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