蒸发和电子束光刻之间有什么区别？理解图案化与沉积

从本质上讲，电子束蒸发和电子束光刻是两种根本不同的工艺，在纳米加工中用于完全不同的目的。电子束光刻是一种用于绘制纳米级设计的图案化技术，而电子束蒸发是一种用于在表面涂覆薄膜材料的沉积技术。它们不是替代品；它们通常按顺序使用以创建最终器件。

理解其区别最简单的方法是打个比方：电子束光刻就像绘制一个模板，而电子束蒸发就像在这个模板上喷漆以填充设计。一个创建图案，另一个添加材料。

什么是电子束光刻？（图案化步骤）

电子束（e-beam）光刻是一种在表面上创建极小图案的方法。其主要功能是定义在后续步骤中材料应该存在或不应该存在的位置。

电子束光刻的目标不是添加或去除材料本身，而是改变一种称为光刻胶的特殊涂层的化学性质。这为后续处理创建了一个模板。

首先，将衬底（如硅晶圆）涂覆一层电子敏感聚合物薄层，即光刻胶。然后，一个高度聚焦、计算机控制的电子束扫描表面，通过曝光光刻胶的特定区域来绘制图案。

电子束改变光刻胶的化学结构，使曝光区域在显影溶剂中变得更易溶或更难溶。显影后，衬底上会留下一个图案化的光刻胶模板，为下一个制造步骤做好准备。

电子束（e-beam）蒸发是一种物理气相沉积（PVD）。其唯一目的是将源材料的薄而均匀的层沉积到衬底上。

目标是将固体源材料（如金、钛或二氧化硅）转化为蒸汽，覆盖真空室内的所有物品，包括您的图案化衬底。

在高真空室内部，由热钨灯丝产生高能电子束。磁场引导并聚焦该光束到含有源材料的坩埚上。光束的强大能量加热材料直至其熔化并蒸发（或升华）。

这些汽化的原子在真空中沿直线传播，最终落在并粘附在放置在源上方的衬底上。这会在整个表面形成一层薄而均匀的材料薄膜。

为了解决核心困惑，了解这两种工艺如何在一种称为剥离的常见技术中协同使用至关重要。

您从涂有光刻胶的衬底开始，并使用电子束光刻在该光刻胶层中创建所需的图案。这会留下一个聚合物模板。

然后将图案化的衬底放入电子束蒸发器中。一层薄薄的金属薄膜（例如金）沉积在整个表面上，覆盖光刻胶模板的顶部和暴露的衬底区域。

最后，将衬底放入溶解剩余光刻胶的溶剂中。当光刻胶模板被洗掉时，它会带走其顶部的金属，从而“剥离”不需要的材料。

这只留下直接沉积在衬底上的金属，与最初用电子束绘制的图案完美匹配。

这两种技术之间的混淆是可以理解的，因为它们都使用了“电子束”一词。然而，光束在这两种工艺中的特性和功能是完全不同的。

这两种工艺都使用电子束作为其主要工具。这种共享的术语是误解的主要来源。

在光刻中，光束极其狭窄且高度聚焦（几纳米宽），以实现高精度“写入”。在蒸发中，光束要宽得多，用作强大的热源以熔化大面积的源材料。

光刻中光束的目的是提供精确的能量剂量以改变聚合物的化学性质。蒸发中光束的目的是提供大量的热能以汽化块状材料。

选择正确的工艺完全取决于您在制造工作流程中想要实现的目标。

最终，这些不是相互竞争的技术，而是纳米加工工具包中的互补工具，每种工具都完美地设计用于创建微观器件的特定步骤。