電子束技術的原理與應用概覽

電子束曝光(electron beam lithography)指使用電子束在表面上制造圖樣的工藝，是光刻技術的延伸應用。光刻技術的精度受到光子在波長尺度上的散射影響。使用的光波長越短，光刻能夠達到的精度越高。

電子束技術在半導體制造行業一直是重要的應用技術。本文就電子束技術作一個簡單的圖文介紹。

電子和光子的對比

下圖是光的應用特點，光可以通過透鏡進行聚焦，可以通過反射鏡反射。

下圖是電子束的應用特點，電子束可以通過物理聚焦。電子束遇到前方物體，低能量電子束會散開，高能量電子束會穿透。

在光刻和電子束蝕刻的應用上，光和電子束各有優缺點，有很好的技術互補：

在技術應用上，光的生產速度快，但分辨率較低。

電子束效率較低，但它具有更高的分辨率。

電子束的技術優勢

用下圖說明分辨率和芯片導線線寬的問題，來對比光刻和電子束蝕刻

目前EUV技術的極紫外線所用的光點大約100nm，必須通過偏移技術才能生產更細線寬的產品，這樣就需要大量的重復工作。而電子束的線寬只有幾納米，甚至小于1納米，在這個方面具有絕對的優勢。

光加工因為光寬度大于需要的線寬度，在加工深度上，如果太深噪波就太大，側壁品質太差。而電子束技術就沒有這個問題。如下圖：

電子束技術的應用

電子束發射源，經過多年的發展，已經更加成熟和強大。

電子束的能量和對它的路徑控制沒有光刻技術成熟，所以電子束蝕刻技術產能低下，不能得到量產應用，僅在一些實驗中使用。但一些前沿科技公司一直在研究。光刻技術很難突破1nm以下技術，而電子束在這方面卻前途明光。

目前，電子束技術的應用主要集中在檢測和測量設備上，掃描電鏡，電子顯微鏡，電子束缺陷檢查，這種設備都是電子束技術的應用。電子束技術在半導體檢測和測量中每年有100多億美金的設備銷量，而且每年以50%以上的速度在增長。

審核編輯：黃飛