【正文】 優(yōu)點(diǎn) 波長(zhǎng)短，分辨率高，線寬可小于 ?m； 生產(chǎn)效率高； 對(duì)電子束的控制簡(jiǎn)單。 存在的問(wèn)題 掩模版制造困難?！巴该鳌? 部分最好是空的。這是限制投影電子束曝光的實(shí)際應(yīng)用的主要障礙； 對(duì)準(zhǔn)問(wèn)題 在投影電子束光刻中，最有希望的技術(shù)之一被稱(chēng)為 角度限制散射投影電子束光刻 （ Scattering with Angular Limitation Projection Electronbeam Lithraphy, SCALPEL），它是利用散射反差的對(duì)比來(lái)產(chǎn)生圖形。掩模版的透明區(qū)用低 Z 材料制成，不透明區(qū)用高 Z 材料制成。不透明區(qū)不是吸收電子而是以足夠大的角度散射電子，使之被光闌阻擋。這就允許使用極高的能量，從而使低 Z 材料區(qū)幾乎完全透明。 掩模版的透明區(qū)通常是富硅的氮化硅，厚約 ?m 。不透明區(qū)可采用 W/Cr，厚約 ?m 。 在圖像質(zhì)量和生產(chǎn)效率之間存在矛盾。 低電子流密度可獲得好的圖像質(zhì)量，而高電子流密度可獲得合理的生產(chǎn)效率。 離子束光刻 當(dāng)將離子束應(yīng)用于曝光時(shí)，其加工方式有 掩模方式（投影方式） 聚焦方式（直寫(xiě)方式、掃描方式、 FIB） 接近式 聚焦離子束光刻機(jī)的基本原理與直寫(xiě)電子束光刻機(jī)大體相同，不同之處有 由 LMIS（單體或共晶合金）代替電子槍?zhuān)? 必須使用質(zhì)量分析系統(tǒng)； 通常采用靜電透鏡和靜電偏轉(zhuǎn)器； 主高壓的范圍較寬，可以適用于曝光、刻蝕、注入等各種不同用途。 離子束曝光技術(shù)的優(yōu)點(diǎn) 離子的質(zhì)量大，因此波長(zhǎng)更短，可完全忽略衍射效應(yīng)； 離子的速度慢，穿透深度小，曝光靈敏度高。對(duì)于各種電子束光刻膠，離子束的靈敏度均比電子束高近兩個(gè)數(shù)量級(jí)，因此可縮短曝光時(shí)間，提高生產(chǎn)效率； 離子的質(zhì)量大，因此散射很小，由散射引起的鄰近效應(yīng)小，有利于提高分辨率； 當(dāng)采用與 X 射線類(lèi)似的接近式曝光時(shí)，無(wú)半影畸變與幾何畸變； 可以利用 FIB 技術(shù)直接在硅片上進(jìn)行離子束刻蝕或離子注入，而完全擺脫掩模版與光刻膠； 有增強(qiáng)腐蝕作用 被 H+ 離子照射過(guò)的 SiO2 層，其腐蝕速率比未照射區(qū)的高約 5 倍。這就有可能不用光刻膠，在定域曝光后直接進(jìn)行定域腐蝕。另一種可能的用途是，利用增強(qiáng)腐蝕作用把很薄的 SiO2 層作為無(wú)機(jī)正性光刻膠使用，并將其用作雙層膠的頂層膠。 離子束 腐蝕 SiO2 ，相當(dāng)于頂層膠的顯影 離子束曝光技術(shù)存在的問(wèn)題 對(duì)準(zhǔn)問(wèn)題。與電子束相比，離子束的穿透力小，不易穿過(guò)膠層達(dá)到晶片上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記。另一方面，因離子束的散射也小，很難獲得來(lái)自對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的信息； 離子的質(zhì)量大，偏轉(zhuǎn)掃描的速度慢； LMIS 能散度較大，給離子光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來(lái)困難； 對(duì)于投影離子束曝光，掩模版是關(guān)鍵問(wèn)題。由于離子的散射比電子小，從這個(gè)意義上說(shuō)，離子束掩模版的制造難度比電子束掩模版的要小一些。透光部分可采用 ?m ~ ?m 的 Al2O3 薄膜，或 1 ?m 左右的單晶硅溝道掩模。 各種光源的比較 光譜 波長(zhǎng)（ nm) 曝光方式 光刻膠 掩模材料 分辨率 紫外光 36 436 各種有掩模方式 光致 玻璃 /Cr ?m 深紫外光 19 248 各種有掩模方式 電子 石英 /Cr、 石英 /Al ?m 極紫外光 10 ~ 15 縮小全 反射 電子 多涂層反射層/金屬吸收層 ?m X 射線 ~ 4 接近 電子 Si、 Si3N Al2O3/ Au、 Pt、 Os 等 ?m 小結(jié) 用于深紫外光、極紫外光、 X 射線、電子束投影、離子束投影等的曝光，適宜于大批量生產(chǎn) 各種獲得光刻膠圖形的途徑 電子束圖形發(fā)生器 光學(xué)圖形發(fā)生器 電子束曝光系統(tǒng) 掩模圖形的產(chǎn)生 光學(xué)光刻掩模 高分辨率掩模 直接描畫(huà)式曝光 用于接觸式曝光、接近式曝光與投影式曝光，生產(chǎn)周期短，缺陷密度低 用于電、離子束直寫(xiě)曝光，適宜于試驗(yàn)性器件、要求分辨率特別高的器件、少量生產(chǎn)的器件 CAD 圖形曝光技術(shù)展望 若干年前人們認(rèn)為，由于衍射效應(yīng)等的限制，光學(xué)（紫外與深紫外光）曝光的分辨率極限為 1 ?m。隨著光刻技術(shù)的不斷改進(jìn)，如相移掩模技術(shù)、光學(xué)鄰近效應(yīng)修正技術(shù)、雙層膠技術(shù)、浸沒(méi)式鏡頭等的出現(xiàn)，已使光學(xué)曝光的分辨率進(jìn)入亞波長(zhǎng)范圍?，F(xiàn)在利用 193nm 的深紫外光，已可獲得 50nm 的線寬。 然而，光學(xué)曝光的成本隨分辨率的提高而急劇增加，況且由于衍射效應(yīng)而難以指望光學(xué)曝光能將最小線寬做到 30nm 以下。為了對(duì)付幾年以后 20nm 曝光要求的挑戰(zhàn) ，人們必須尋求新的替代技術(shù)。 作為所謂后光學(xué)方式的候選技術(shù)有，直寫(xiě)和投影電子束光刻（ EBL、 SCALPEL）、接近式 X 射線光刻（ XRL）、反射投影極紫外光光刻（ EUVL）、直寫(xiě)和投影離子束光刻等。其中有些技術(shù)具有 ?m 的潛在能力，但每一種候選技術(shù)都有一些關(guān)鍵的技術(shù)難題需要解決。有專(zhuān)家呼吁應(yīng)盡快達(dá)成共識(shí)，選擇其中的一種技術(shù)加以重點(diǎn)發(fā)展。但也有人認(rèn)為會(huì)出現(xiàn)幾種不同技術(shù)適應(yīng)不同需求而共存的局面。 習(xí) 題 列出下列光源的波長(zhǎng)： g 線、 i 線、 ArF 激光、 1nm X 射線和 10keV 的電子。如果都采用接近式曝光，間隙為 10 ?m ，則每種光源的分辨率是多少？ 利用圖 ，估算下式中的參數(shù) E? ? ?、 和220Ee x p e x p22rrII ?????? ? ? ?? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ??? 對(duì) 100 100 mm2 的正方形硅片用圓形電子束或離子束進(jìn)行逐點(diǎn)掃描曝光。設(shè)片上的圖形面積占片子總面積的 50％。如果束斑直徑為 ?m，則共需曝光多少次？如果電子束每點(diǎn)的曝光時(shí)間為 1 ?s ，離子束為 ?s ，分別計(jì)算電子束和離子束完成曝光所需的時(shí)間。如果掃描場(chǎng)的范圍是 5 5 mm2，則工件臺(tái)需分步重復(fù)移動(dòng)多少次？如果工件臺(tái)每移動(dòng)一次需 10 秒鐘，則曝光時(shí)用在工件臺(tái)移動(dòng)上的時(shí)間是多少？