随着技术节/点的不断缩小,掩模板价格在芯片制造中的成本比重越来越不容小觑。以5nm掩模板为例, H5DU2562GTR-E3C其价格在120万美元左右,而一套2211n△工艺的掩模板成本预计在600~⒛0万美元。不断攀升的成本为研发带来了巨大的压力,也使得无掩膜光刻作为新兴的技术引起了人们的广泛关注。

    无掩膜光刻是一类不采用光刻掩模板的光刻技术,如采用电子束直接在硅片上制作出需要的图形。采用电子束直接进行光刻的优点是分辨率高,可超过光学光刻。同样,它的缺点也非常明显,如生产效率低,电子束之间的干扰易造成邻近效应。电子束的会聚点非常小,意味着单一电子束只能制作出很小的图形。对于一个芯片来说,必须通过多束电子束的同时平行作用才能实现光刻。但是电子束是带有电荷的,它们相互之间会发生干扰作用,导致曝光在芯片上的图形尺寸出现偏差。为了改善这一点,贝尔实验室推出了SCALPEI'(散射角度限制的电子束投光刻),即在电子束打在衬底之前先经过一层由极薄的氮化硅膜和薄的高原子序数金属(如钨)膜组成的“掩模板”。穿过氮化硅膜的电子基本上不散射,而穿过金属膜的电子散射严重。这些电子再经过磁透镜聚焦后穿过一个置于焦平面上的角度限制光阑,此时散射严重的电子透过率很低,而低散射的电子都能穿透过去。所有透射电子再通过一个磁透镜形成平行束,被投影在衬底上。如何解决其空间电荷效应和衬底表面热效应是研究SCALPEI'的主要挑战。