电子束技术的原理与应用概览

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。

电子束技术在半导体制造行业一直是重要的应用技术。本文就电子束技术作一个简单的图文介绍。

电子和光子的对比

下图是光的应用特点，光可以通过透镜进行聚焦，可以通过反射镜反射。

下图是电子束的应用特点，电子束可以通过物理聚焦。电子束遇到前方物体，低能量电子束会散开，高能量电子束会穿透。

在光刻和电子束蚀刻的应用上，光和电子束各有优缺点，有很好的技术互补：

在技术应用上，光的生产速度快，但分辨率较低。

电子束效率较低，但它具有更高的分辨率。

电子束的技术优势

用下图说明分辨率和芯片导线线宽的问题，来对比光刻和电子束蚀刻

目前EUV技术的极紫外线所用的光点大约100nm，必须通过偏移技术才能生产更细线宽的产品，这样就需要大量的重复工作。而电子束的线宽只有几纳米，甚至小于1纳米，在这个方面具有绝对的优势。

光加工因为光宽度大于需要的线宽度，在加工深度上，如果太深噪波就太大，侧壁品质太差。而电子束技术就没有这个问题。如下图：

电子束技术的应用

电子束发射源，经过多年的发展，已经更加成熟和强大。

电子束的能量和对它的路径控制没有光刻技术成熟，所以电子束蚀刻技术产能低下，不能得到量产应用，仅在一些实验中使用。但一些前沿科技公司一直在研究。光刻技术很难突破1nm以下技术，而电子束在这方面却前途明光。

目前，电子束技术的应用主要集中在检测和测量设备上，扫描电镜，电子显微镜，电子束缺陷检查，这种设备都是电子束技术的应用。电子束技术在半导体检测和测量中每年有100多亿美金的设备销量，而且每年以50%以上的速度在增长。

审核编辑：黄飞