天游线路检测中心 电子束绘图装置
超LSI时代的先驱
我们每天使用的电子设备，如手机、个人电脑、游戏机、数码相机、音频设备和电视，都采用了称为 LSI（大规模集成电路）的半导体电子电路元件。最新的 LSI 装有超过 10 亿个晶体管。电子束光刻设备（以下简称EB光刻设备）是在这些半导体器件的生产、研究和开发中发挥着重要作用的设备。
电子大规模集成电路的魔杖
1945年，世界上第一台电子计算机Eniac问世。它使用了18,000个真空管，当它们全部平放时，它们的大小相当于一个大约有100张榻榻米的大厅。它非常重，轻轻松松就有三十吨重。然而，随着LSI的出现，性能是Eniac数万倍的计算机现在已经变得足够小，可以方便携带。这个“魔杖”大规模集成电路是一个焦糖大小的黑色塑料块，有许多像蜈蚣一样伸出的腿。里面是一块1到2厘米见方的薄板（这就是所谓的芯片，正是魔棒的意思）。该芯片具有根据LSI的功能而设计的精确绘制的极其精细的电路图案。然后使用 EB 绘图设备绘制该精细电路图案。
LSI芯片是如何制造的？
根据目的设计的LSI图案是通过EB曝光在涂有抗蚀剂的铬膜石英基板上创建的（主要尺寸为152mm x 152mm），并在显影过程中形成抗蚀剂图案。使用该抗蚀剂图案作为保护膜进行蚀刻以形成铬遮光膜。用这种方法制作的原版称为光掩模（相当于照相胶片）。目前，主流的光掩模是放大掩模，其绘制的图案是LSI芯片上绘制的图案的四到五倍。放大掩模通常称为十字线。
使用称为步进机或扫描仪的光学转移设备将掩模版图案印刷到晶圆上。这和打印照片的原理是一样的。标线相当于照相胶片，晶圆相当于相纸。这种标线与胶片的主要区别在于，标线图案上绘制的电路图案比胶片上的图片精细得多。 DRAM（存储元件）和MPU（运算元件）等最尖端的LSI在晶圆上具有电路线宽度为45nm的极其精细的图案。
此45nm兼容掩模所需的精度是在152mm x 152mm方形材料上形成约02μm宽（50nm宽的4倍）的线条的图案，尺寸误差和位置误差约为2至5nm。图案转印后，对晶圆进行显影，然后使用抗蚀剂作为保护膜进行蚀刻，然后进行扩散处理和金属膜形成。从图案转移到蚀刻的步骤重复多次，以形成所需的LSI芯片。使用激光束将如此完成的LSI芯片从晶片切割成单独的芯片，然后组装成封装。该晶圆是直径为200毫米或300毫米的硅单晶，最终由该单晶圆生产出数百个LSI芯片。
另一方面，一些化合物半导体，例如手机中发射/接收放大器中使用的高频半导体以及光通信中用于控制光源激光器的光半导体，其电路宽度极窄，为01μm或更小，而该工艺中也使用EB光刻设备，直接用电子束在晶圆上绘制图案，而不需要使用掩模版。
自由移动电子束笔
EB绘图装置的结构
该图显示了典型点波束方法的配置。电子束从电子枪中发射出来，并通过电子透镜聚焦在材料上，形成一个非常小的点。另一方面，要绘制的图案数据暂时存储在连接到用于控制该设备的计算机的硬盘中。然后，该数据通过高速数据处理系统从硬盘发送到消隐控制系统和光束偏转控制系统。光束通过消隐电路打开和关闭以绘制图案，然后通过偏转电路偏转到预定位置。通过将电子束的运动与平台的运动相结合来绘制设计的图案。激光干涉测量系统用于精确控制平台的运动。这种点束型设备用于使用电子束直写法的下一代半导体器件的研究和开发，以及用于高频半导体器件、光学半导体器件等的生产。另一方面，在标线片的生产中，使用称为可变整形束法的设备。这是光束形状从点（点）到面（矩形）的思维转变，创造了高速绘图的突破。在该方法中，将绘制图案分成矩形，并使用不同尺寸的矩形电子束以压紧尺寸的方式打印图案。这种类型的设备每天都在生产现场使用，作为掩模版绘制的主要设备。
