离子束光刻
• 离子束投影曝光系统的结构和工作原理与光学投 影曝光的结构与原理类似， 所不同的是曝光粒子 曝光粒子 是离子、 光学系统采用离子光学系统， 而掩模版 掩模版 则由可通过和吸收离子的材料制备. 离子束曝光掩 模版通常采用 Si 材料制成透射/散射式的二相掩 模版技术， 即使照射在黑色图形部分的离子被散 射， 不能照射到光刻胶， 而照射在白色图形部分 的离子透射穿过掩模版后照射到光刻胶上使之曝ห้องสมุดไป่ตู้光.离子束投影光学系统一般也采用 4 :1缩小的投 影方式， 透镜 透镜实际上是一个可对离子进行聚焦作 用的多电极静电系统.
光刻技术的重要性
集成电路不同的技术时代是以其所加工的器件特征尺寸 为标志的.特征尺寸 特征尺寸是指集成电路技术所能够加工的器件 特征尺寸 的最小尺寸.由于器件特征尺寸的不断缩小、 硅片尺寸 的持续增加和电路设计技术的不断优化， 才使得集成电 路芯片的集成度和性能得到不断提高， 同性能集成电路 产品的价格持续下降， 才保证了半导体工业和集成电路 技术发展按指数增长率飞速发展.不断追求集成电路产的 性能/价格比和市场竞争力的提高， 是微电子技术和产 业不断发展的原动力.器件特征尺寸的缩小主要依赖于光 刻技术的改进和发展
光刻技术原理
离子束光刻优点
• 高的分辨率和焦深性能 高的分辨率和焦深性能（离子的质量远远大于电 子，在相同的加速电压下，离子具有更短的波长， 因此离子束曝光比电子束曝光有更高的分辨率， R=κλ/NA，DOF=κλ/（NA）2 ） • 没有邻近效应 （最轻的离子质量都比电子重2000 倍左右，离子束在感光胶中散射范围极小，离子 束曝光基本不存在邻近效应 ） • 曝光速率 （离子射入感光胶材料内的射程要比电 子的短，入射离子的能量能被感光材料更为充分 的吸收，所以对于相同的感光胶，离子束曝光的 灵敏度要高于电子束曝光，即曝光速率要高于电 子束曝光 ）
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FIB系统采用液态金属离子源，加 热同时伴随着一定的拔出电压， 获得金属离子束，通过质量选 择器来选择离子，通过电子透 镜精细聚焦的金属离子，在偏 转线圈的作用下，形成扫描光 栅。离子束可通过溅射对样品 进行表面成像。聚焦式离子束 技术是利用静电透镜将离子束 聚焦成非常小尺寸 （与电子
束直写光刻技术类似。不 需要掩膜板，应用高能粒 子束直写。）
离子投影光刻系统的原理。
• 北京汇德信科技有限 公司研发 • ionLiNE作为专用的离 子束光刻、制备和加 工设备，为在表面科 学、薄膜工程和应用 物理研究等低剂量应 用设计
离子光刻目前存在的问题及应用
• 离子源制备，掩膜板畸变，衬底工艺损伤。 欧洲和美国联合了大量企业、大学和研究 机构，开展了一个名为 MEDEA 的合作项 目，用于解决设备和掩模等方面的问题， 进行可行性验证，目前已取得不少进展。 • 效率低，很难在生产中作为曝光工具得到 应用，目前主要用作VLSI中的掩模修补工 具和特殊器件的修整。
常见离子束光刻技术
• 聚焦离子束光刻（Focused Ion beam ） （FIB离子束直接写入，聚焦的离子束直接 撞击靶材实现图形转换的过程。 ） • 离子投影光刻（Ion projection limography （ IPL平行的离子束穿过掩膜，将缩小的掩 膜图形投射到基底上。 ）
聚焦离子束原理
离子投影光刻
• 离子投影曝光(Ion Projection Lithography， IPL) 平行的离子束穿过掩膜，将缩小的掩 膜图形投射到基底上。使用PMMA 光刻胶。 • 当具有一定能量的离子撞击靶材表面时， 两者之间会发生一系列的交互作用，其中 包括膨胀、刻蚀、沉积、铣削、注入、背 散射和形核反应等。 • 主要用于制作修复掩膜版和对晶片直接光 刻(direct writing)