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电子束曝光系统

电子束曝光系统

电子束曝光（electron beam lithography）指使用电子束在表面上制造图样的工艺，是光刻技术的延伸应用。电子束曝光系统（electron beam lithography system）即用于实现电子束曝光的系统。

简介
电子束曝光（electron beam lithography）指使用电子束在表面上制造图样的工艺，是光刻技术的延伸应用。
光刻技术的精度受到光子在波长尺度上的散射影响。使用的光波长越短，光刻能够达到的精度越高。根据德布罗意的物质波理论，电子是一种波长极短的波。这样，电子束曝光的精度可以达到纳米量级，从而为制作纳米线提供了很有用的工具。电子束曝光需要的时间长是它的一个主要缺点。为了解决这个问题，纳米压印术应运而生。
光刻
光刻（英语：photolithography）是半导体器件制造工艺中的一个重要步骤，该步骤利用曝光和显影在光刻胶层上刻画几何图形结构，然后通过刻蚀工艺将光掩模上的图形转移到所在衬底上。这里所说的衬底不仅包含硅晶圆，还可以是其他金属层、介质层，例如玻璃、SOS中的蓝宝石。
系统简介
以衬底上金属连接的刻蚀为例讲解光刻过程。
首先，通过金属化过程，在硅衬底上布置一层仅数纳米厚的金属层。然后在这层金属上覆上一层光刻胶。这层光阻剂在曝光（一般是紫外线）后可以被特定溶液（显影液）溶解。使特定的光波穿过光掩膜照射在光刻胶上，可以对光刻胶进行选择性照射（曝光）。然后使用前面提到的显影液，溶解掉被照射的区域，这样，光掩模上的图形就呈现在光刻胶上。通常还将通过烘干措施，改善剩余部分光刻胶的一些性质。
上述步骤完成后，就可以对衬底进行选择性的刻蚀或离子注入过程，未被溶解的光刻胶将保护衬底在这些过程中不被改变。
刻蚀或离子注入完成后，将进行光刻的最后一步，即将光刻胶去除，以方便进行半导体器件制造的其他步骤。通常，半导体器件制造整个过程中，会进行很多次光刻流程。生产复杂集成电路的工艺过程中可能需要进行多达50步光刻，而生产薄膜所需的光刻次数会少一些。
光刻胶
光刻中采用的感光物质被称为光刻胶，主要分为正光刻胶和负光刻胶两种。正光刻胶未被光照的部分在显影后会被保留，而负光刻胶被感光的部分在显影后会被保留。光刻胶不仅需要对指定的光照敏感，还需要在之后的金属刻蚀等过程中保持性质稳定。不同的光刻胶一般具有不同的感光性质，有些对所有紫外线光谱感光，有些只对特定的光谱感光，也有些对X射线或者对电子束感光。光刻胶需要保存在特殊的遮光器皿中。
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