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集成电路光刻技术-聚焦粒子束光刻

作者:admin  更新时间:2017-10-12
在集成电路的制造过程中,有一个重要的环节——光刻,正因为有了它,我们才能在微小的芯片上实现功能。
聚焦离子束(Focused Ion beam, FIB)的系统是利用电透镜将离子束聚焦成非常小尺寸的显微切割仪器,她的原理与电子束光刻相近,不过是有电子变成离子。目前商业用途系统的离子束为液态金属离子源,金属材质为镓,因为镓元素具有熔点低、低蒸气压、及良好的抗氧化力;典型的离子束显微镜包括液相金属离子源、电透镜、扫描电极、二次粒子侦测器、5-6轴向移动的试片基座、真空系统、抗振动和磁场的装置、电子控制面板、和计算机等硬设备,外加电场于液相金属离子源 可使液态镓形成细小尖端,再加上负电场(Extractor) 牵引尖端的镓,而导出镓离子束,在一般工作电压下,尖端电流密度约为1埃10-8 Amp/cm2,以电透镜聚焦,经过一连串变化孔径 (Automatic Variable Aperture, AVA)可决定离子束的大小,再经过二次聚焦至试片表面,利用物理碰撞来达到切割之目的。
集成电路光刻技术-聚焦粒子束光刻
在成像方面,聚焦离子束显微镜和扫描电子显微镜的原理比较相近,其中离子束显微镜的试片表面受镓离子扫描撞击而激发出的二次电子和二次离子是影像的来源,影像的分辨率决定于离子束的大小、带电离子的加速电压、二次离子讯号的强度、试片接地的状况、与仪器抗振动和磁场的状况,目前商用机型的影像分辨率最高已达 4nm,虽然其分辨率不及扫描式电子显微镜和穿透式电子显微镜,但是对于定点结构的分析,它没有试片制备的问题,在工作时间上较为经济。
聚焦离子束投影曝光除了前面已经提到的曝光灵敏度极高和没有邻近效应之外还包括焦深大于曝光深度可以控制。离子源发射的离子束具有非常好的平行性,离子束投影透镜的数值孔径只有0.001,其焦深可达100μm,也就是说,硅片表面任何起伏在100μm之内,离子束的分辨力基本不变。而光学曝光的焦深只有1~2μm为。她的主要作用就是在电路上进行修补 ,和生产线制成异常分析或者进行光阻切割。