韩立：电子束曝光机是半导体制造的基础设备

10月15日-16日，中国科学院半导体研究所、仪器信息网联合主办首届“半导体材料与器件研究与应用”网络会议(i Conference on Research and Application of Semiconductor Materials and Devices, iCSMD 2020)，22位业内知名的国内外专家学者聚焦半导体材料与器件的产业热点方向，进行为期两日的学术交流。

会议期间，来自中国科学院电工研究所的韩立研究员做了《电子束曝光及相关技术的研究》的报告。

据介绍，电子束曝光（EBL）始于上世纪60年代，是在电子显微镜的基础上发展起来的用于微电路研究和制造的曝光技术，是半导体微电子制造及纳米科技的关键设备、基础设备。电子束曝光是由高能量电子束和光刻胶相互作用，使胶由长（短）链变成断（长）链，实现曝光，相比于光刻机具有更高的分辨率，主要用于制作光刻掩模版、硅片直写和纳米科学技术研究。电子束曝光主要有可变矩形电子束曝光系统、电子束投影光刻技术、大规模平行电子束成像三种技术。

韩立在报告中谈到，电子束曝光是电子光学、机械、电子技术、计算机及半导体工艺集成，包含了检测与定位、环境控制、超高真空、计算机控制、系统控制软件、多功能图形发生器、激光定位工件台和电子光学柱8个子系统，其中电子光柱体、图形发生器和激光工件台是关键部件。

电子光柱体主要作用是通过控制束斑、束流、加速电压、最小线宽、写场尺寸和扫描频率，来实现束斑小，亮度高，速度快的曝光。但这些参数控制往往相互矛盾，对此韩立介绍了电工所和日本电子的解决方案。

图形发生器主要用于解决复杂图形控制难题，以提高扫描速率、生产率和图形复杂度。如果直接对曝光点位进行曝光，数据量太大而难以处理，因此需要将复杂的原始图形切割成基本图形，这样就能用简单的参数来实现控制。为保证控制精度，图形发生器从单束发展到多束，同时用激光束来补偿位置的偏移。

激光工件台以平面镜激光干涉仪作为整个系统的测量基准，主要有光栅扫描和矢量扫描两种工作方式。工件台主要性能指标包括了加工精度、拼接精度和套刻精度，主要通过结合激光干涉仪来实现。

目前，我国电子束曝光机严重依赖进口，但国外已禁止对中国出售最新型号的设备。对此，韩立结合在电工所多年的电子束曝光技术研发经历和应用推广情况，深入探讨了如何在电子束曝光机研制中取得突破，提出了自己的一些真知灼见。