【高斯摩分享】什么是电子束光刻系统？

电子束光刻设备是半导体光掩模生产中利用电子束在光掩模毛坯（以下简称毛坯）上绘制电路图形的设备。

在存储器、CPU等LSI的制造中，将分割为数十层的光掩模作为母板，使用曝光装置将光掩模上的图案转印到晶圆上来制作电路。

光掩模的质量对LSI良率影响最大。因此，在光掩模上绘制图案的电子束光刻设备可以说是LSI制造中最重要的设备之一。

电子束光刻设备的应用

电子束光刻设备用于在制造光掩模以及制造 MEMS 等纳米技术产品时在毛坯上绘制电路图案。

在LSI制造过程中，掩模制造涉及将设计过程中创建的电子文件上的图案数据转换为光掩模上的实际图案。

毛坯是通过在玻璃板上形成一层薄金属膜（例如铬）制成的，并涂有对电子束敏感的 EB 抗蚀剂。通过根据图案数据使用电子束光刻装置用电子束照射坯料，EB抗蚀剂分子被切割或聚合以形成图案。

此外，在一些开发应用中，电子束光刻设备用于直接在晶圆上写入图案，而不使用光掩模。这是因为电子束的波长比激光束的波长短得多，因此分辨率更高。

电子束光刻设备原理

设计部门创建的图案也称为CAD数据或流数据，是独立于绘图设备的格式的数据。将这些数据转换成各绘图设备所需格式的数据，以便各设备可以处理的过程称为EB转换，EB转换后的图案数据称为EB数据。

在电子束光刻系统中，将毛坯设置在精密XY工作台上，当工作台移动时，电子束根据EB数据照射到图案化区域上。

电子束从电子枪中发射出来，并在穿过孔径时精确成形。毛坯上的 EB 抗蚀剂分子在电子束照射到的地方被切割或聚合。

绘制完成后，坯料经过显影、蚀刻、剥离剩余抗蚀剂膜等光刻工艺，就成为光掩模。

超解像技术

曝光设备使用KrF、ArF和EUV等激光束来转移图案。由于光的特性，如果要转移的图案尺寸小于激光的波长，图案周围的光的衍射就会成为问题，从而无法在晶圆上正确形成图案。这就是亚波长问题。

为解决该问题而设计的技术的总称是分辨率增强技术（日文名称：超分辨率技术，以下缩写为RET）。 RET的方法有很多种，但大多数情况下，光掩模上的图案是由原始图案转变而来，或者在其周围放置辅助图案以在晶圆上再现设计的图案将使其成为可能。

因此，输入电子束光刻系统的EB数据并不是CAD数据的简单格式转换，而是添加了RET的修改图形。

电子束光刻设备的类型

电子束光刻设备根据电子束的形状和移动平台的方法进行分类。

光束形状为圆形且光束强度呈高斯分布的光束称为高斯光束法，而光束形状在设备规格范围内变化为各种尺寸的矩形形状的方法称为可变形状光束法我就是这么说的。

工作台在X、Y方向依次移动的方式称为光栅扫描方式。将工作台移动到所需位置并在那里绘制图案的方法称为矢量扫描方法。

过去，大多数电子束光刻系统采用高斯束光栅扫描方法。如今，随着LSI图形越来越精细，可变光束形状的矢量扫描光刻设备已成为主流。

此外，已经开发出多束电子束光刻系统，其具有多个束并且可以同时绘制多个图案。多束电子束光刻设备对于提高光刻产量是有效的。