
為什么 EUV 離不開 EBL?
很多人會疑惑:既然 EUV 已經(jīng)能高效量產(chǎn)先進芯片,為什么還要投入精力研發(fā)電子束光刻?答案藏在兩者的 “分工” 里。EUV 追求的是 “批量生產(chǎn)的經(jīng)濟性”,就像印刷廠的大型設備,能快速復制已有的設計;而 EBL 解決的是 “從 0 到 1 的可行性”,如同作家的鋼筆,負責創(chuàng)造全新的 “故事”
沒有 EBL,EUV 的掩模版無從談起 —— 這種高精度的 “模具” 是芯片量產(chǎn)的基礎,必須依靠電子束光刻的納米級分辨率(可達 2nm)來制作。更重要的是,在 3nm 以下制程研發(fā)、量子計算、二維材料等前沿領域,EBL 是目前能實現(xiàn)納米級制造的手段。它不是 EUV 的替代者,而是推動摩爾定律繼續(xù)前行的 “隱形引擎”。

電子束光刻的 “魔法原理”
電子束光刻的核心,是用聚焦的電子束在光刻膠上 “畫畫”。電子作為帶電粒子,波長極短 —— 根據(jù)德布羅意公式,在 100kV 加速電壓下,電子波長僅 0.12nm,遠小于紫外線的數(shù)百納米,理論上能實現(xiàn)原子級分辨率。
具體過程就像 “精準雕刻”:電子束在偏轉線圈控制下掃描基板,光刻膠受到電子輻照后,化學性質發(fā)生改變 —— 正膠會變得可溶于顯影液,負膠則相反。經(jīng)過顯影,基板上就能浮現(xiàn)出我們需要的微納結構。這種 “無掩模直寫” 的特性,讓它能靈活實現(xiàn)各種復雜設計,這是光學光刻的。

攻克 “電子擴散” 難題
不過,電子束光刻也有自己的 “煩惱”—— 電子在光刻膠中的散射效應。就像用鋼筆寫字時墨汁會擴散,電子進入光刻膠后,會與分子發(fā)生小角度偏轉(前向散射),導致束斑擴大;穿透光刻膠后,還會被基底原子回(背向散射),再次影響光刻膠。
這兩種散射會讓相鄰區(qū)域 “劑量超標”,密集區(qū)線條變粗,調低劑量又會導致邊緣曝光不足。為解決這個問題,科學家研發(fā)了 “鄰近效應校正” 技術,通過建立能量分布模型(兩個高斯分布的疊加),精準計算每個區(qū)域的曝光劑量,讓線條保持理想精度。目前,像澤攸科技的 ZEL304G 等設備已將這項技術集成到主軟件,成為標配功能。

從掩模版到量子器件:EBL 的 “用武之地”
雖然電子束光刻的吞吐量較低,不適合大規(guī)模量產(chǎn),但憑借超高分辨率和設計靈活性,它在關鍵領域:
掩模版制造:EUV 光刻依賴的高精度掩模版,必須由 EBL 制作;
量子器件研發(fā):量子計算中的納米級電路、二維材料器件,只有 EBL 能實現(xiàn);
定制化器件:高頻芯片、MEMS 傳感器等特殊器件,需要靈活的 EBL 工藝支持。
澤攸 EBL 電子束光刻機,以 ZEL304G 為例,采用場發(fā)射電子槍,配備高速圖形發(fā)生系統(tǒng),可實現(xiàn)高速、高分辨光刻。其最小束斑尺寸≤2nm,單次曝光線寬<15nm,支持多種掃描模式和文件格式,還具備鄰近效應校正功能。設備采用高精度激光干涉樣品臺,行程≥105mm,位置穩(wěn)定性≤15nm/h,可滿足大行程高精度拼接和套刻需求。該光刻機整機國產(chǎn)化率超 95%,關鍵性能達國際主流水平,廣泛應用于半導體、微電子、光子學、量子技術及新材料研究等領域。
未來,隨著多束光刻、并行光刻等技術的發(fā)展,電子束光刻有望在保持高精度的同時提升效率,進一步拓展應用邊界。從支撐當下的芯片量產(chǎn),到開辟未來科技的新賽道,電子束光刻這位 “隱形引擎”,正以納米級的精度,書寫著微觀世界的無限可能。
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