隨著技術(shù)節(jié)/點的不斷縮小,掩模板價格在芯片制造中的成本比重越來越不容小覷。以5nm掩模板為例, H5DU2562GTR-E3C其價格在120萬美元左右,而一套2211n△工藝的掩模板成本預(yù)計在600~⒛0萬美元。不斷攀升的成本為研發(fā)帶來了巨大的壓力,也使得無掩膜光刻作為新興的技術(shù)引起了人們的廣泛關(guān)注。

    無掩膜光刻是一類不采用光刻掩模板的光刻技術(shù),如采用電子束直接在硅片上制作出需要的圖形。采用電子束直接進行光刻的優(yōu)點是分辨率高,可超過光學(xué)光刻。同樣,它的缺點也非常明顯,如生產(chǎn)效率低,電子束之間的干擾易造成鄰近效應(yīng)。電子束的會聚點非常小,意味著單一電子束只能制作出很小的圖形。對于一個芯片來說,必須通過多束電子束的同時平行作用才能實現(xiàn)光刻。但是電子束是帶有電荷的,它們相互之間會發(fā)生干擾作用,導(dǎo)致曝光在芯片上的圖形尺寸出現(xiàn)偏差。為了改善這一點,貝爾實驗室推出了SCALPEI'(散射角度限制的電子束投光刻),即在電子束打在襯底之前先經(jīng)過一層由極薄的氮化硅膜和薄的高原子序數(shù)金屬(如鎢)膜組成的“掩模板”。穿過氮化硅膜的電子基本上不散射,而穿過金屬膜的電子散射嚴重。這些電子再經(jīng)過磁透鏡聚焦后穿過一個置于焦平面上的角度限制光闌,此時散射嚴重的電子透過率很低,而低散射的電子都能穿透過去。所有透射電子再通過一個磁透鏡形成平行束,被投影在襯底上。如何解決其空間電荷效應(yīng)和襯底表面熱效應(yīng)是研究SCALPEI'的主要挑戰(zhàn)。