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电子束光刻(Electron Beam Lithography,EBL)
04-09-2018, 08:13 PM (This post was last modified: 04-10-2018 04:38 PM by zma.)
Post: #1
电子束光刻(Electron Beam Lithography,EBL)
电子束光刻是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技术.

Why

(the data in the following paragraph is old)
Quote:光刻技术的精度受限于光子在波长尺度的散射影响,波长越短,光刻精度越高。
通常来说,可见光的分辨率和对准能力在1um以下时受限较为明显,为了弥补这种工艺技术的不足,X 射线、电子束、离子束光刻技术相继被提出。其中,电子束光刻,能提供0.375um的分辨率,相对误差为±0.05um(3σ)的对准能力.


Quote:光刻的极限

通常使用光来制备这些图形,这个过程称为光刻。为了制备芯片所需要的图形,首先制作模板,也就是掩模。将掩模放置在光源和硅片之间,光线通过掩模照射到硅片上,使得掩模上​的线条图形按一定比例缩小转移到硅片上。这个过程需要重复多次。为了制造一个完整的芯片,需要多层光刻,每层需要单独的掩模。完整的芯片通常有六十多层,所以需要同样多的​掩模。掩模的制作也是一个技术上复杂而昂贵的过程。因此光刻是芯片生产流程中最昂贵的步骤。

传统光刻的速度非常快,但有一个缺点:图形的分辨率(细节识别)受到光波长的限制,并且已经达到了一个极限。尽管如此,仍然可以使用其它先进技术来使得图像进一步缩小,但这些技术都是非常昂贵的相应的机器和掩模也非常昂贵,因此需要尽可能多地生产相同设计的芯片来分担掩模的费用,只有这样最新一代芯片的生产在经济上才是可行的。只有当客户的产品需求达到一定的数量,制造商才能负担得起这样​的机器和掩模花费。这就导致了一个问题:尽管新的光刻技术能够制备更小尺寸的芯片,但是只有少数的芯片公司能够承担如此巨大的制造费用。为此,芯片制造商只能专注于大批量​的产品(出货量上亿的芯片),以保证从市场收回其巨额的生产成本。任何一个小批量的产品(只需要生产一千万或更少的芯片),制造商就不愿意进行生产。为了降低生产成本,对​于小批量的芯片,制造商只能使用次先进的机器,并对设计提出各种限制(使之能用次先进的机器制造)。这种情况对芯片客户(将这些芯片集成到消费电子产品中的公司)以及(使​用电子产品的)消费者来说都是不能接受的。
Reference: https://mapper.nl/zh/company-zh/

What and how

Quote:电子束光刻与传统意义的光刻(区域曝光)加工不同,它是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技术。电子束光刻机与SEM(扫描电子显微镜)的原理​基本相同,电子束被电磁场聚焦成微细束照到电子抗蚀剂(感光胶)上,由于电子束可以方便地由电磁场进行偏转扫描,复杂的图形可以直接写到感光胶上而无需使用掩模版。

相比于其他光刻技术,EBL的优点是:

精度高,直接进行刻蚀,可达几个纳米;
不需要掩膜版,非常灵活,适合小批量生产的半导体器件;

Quote:电子束光刻中最重要的工艺往往就是金属化/剥离( lift-off) 。 该工艺过程主要由涂胶、曝光、显影、金属化( 淀积) 、剥离等步骤组成, 如图所示( 用负光刻胶) 。 第一步( 图 2a) 是电子束在光刻胶表面扫描得到需要的图形; 第二步( 图 2b) 将曝光的图形进行显影, 然后去除未曝光的部分; 第三步( 图 2c) 在形成的图形上沉积金属; 最后一步( 图 2d) 将曝光部分的光刻胶去除, 剩下的是衬底上的金属图形。 在金属化/剥离工艺中, 决定图形转移质量的关键在于光刻工艺的胶型控制。

   

One company doing this tech is Mapper http://tab.d-thinker.org/showthread.php?tid=11177 .

Reference and image source: https://www.zhihu.com/question/37088464/...https://www.zhihu.com/question/37088464/answer (screenshot attached)


Attached File(s) Image(s)
   
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04-10-2018, 04:16 PM
Post: #2
RE: 电子束光刻(Electron Beam Lithography,EBL)
(04-09-2018 08:13 PM)zma Wrote:  通常来说,可见光的分辨率和对准能力在1um以下时受限较为明显,为了弥补这种工艺技术的不足,X 射线、电子束、离子束光刻技术相继被提出。其中,电子束光刻,能提供0.375um的分辨率,相对误差为±0.05um(3σ)的对准能力.

um is micrometer?
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04-10-2018, 04:37 PM
Post: #3
RE: 电子束光刻(Electron Beam Lithography,EBL)
(04-10-2018 04:16 PM)lingu Wrote:  
(04-09-2018 08:13 PM)zma Wrote:  通常来说,可见光的分辨率和对准能力在1um以下时受限较为明显,为了弥补这种工艺技术的不足,X 射线、电子束、离子束光刻技术相继被提出。其中,电子束光刻,能提供0.375um的分辨率,相对误差为±0.05um(3σ)的对准能力.

um is micrometer?

micrometer.

这部分数据我估计是比较老的。新工艺应该已经突破这些数字,成本估计也已经升高。

普通光刻技术的缺点Mapper讲的更清楚,我更换了一下。
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