电子束光刻机

发布时间:2026-06-04 来源:量子精密测量研究院

电子束光刻机(EBL)是一种扫描电子聚焦束在电子敏感的光刻胶覆盖的表面上绘制自定义形状的微纳加工设备,其特点是可以直接写入小于10nm线宽的芯片图案,广泛应用于芯片研发、先进制程光掩膜版制备等。



电子束光刻机整机——原理概述

(1)电子光学系统:采用热场发射电子枪提供高稳定度电子束;通过五级透镜电子光学镜筒,多级偏转、双物镜系统、动态聚焦、动态像散以及20位图形发生器技术确保高速度和高质量的曝光。

(2)主动补偿系统:采用真空外驱动、单层正交结构位移台及亚纳米激光干涉测量振动补偿和高精度检焦技术实现高精度写场拼接和套刻。 

(3)自动装载系统:采用一次多片装载技术配合自动化软件实现无人值守连续多片曝光。

(4)应用前景:应用于量子效应器件、集成光学器件、微纳米器件等,助力新材料、前沿物理、光子、生物、微电子、微机电系统等前沿研究。

(5)产品规划:第一代定位于100kV,未来将继续推出150kV、200kV高性能电子束光刻机满足高端市场需求,之后规划50kV、30kV电子束光刻机满足中、低端市场需求。


核心部件——技术特点

(1)支持碎片、2寸、4寸、6寸等多种尺寸衬底装样; 

(2)可一次装载10片6寸晶圆,配合自动化软件依次进行曝光,提高工作效率; 

(3)采用水冷及温度控制技术,实现曝光腔室与换样腔室温度平衡,提高机器稳定性; 

(4)为满足客户需求,可选配单片装载系统。 

(5)100kV ZrO/W热场发射电子源,束斑直径可达2.9nm,束流可达100nA; 

(6)五级透镜、多级全静电e-Deflector实现聚焦、快速偏转与电子束精确定位,高速Blanker实现百兆扫描频率;

(7)拥有超大写场及超高精度双物镜系统并可自主切换,多级偏转(应用变轴透镜技术,降低偏转像差,实现大写场)可突破常规写场尺寸;

(8)20位图形发生器精确控制主场、子场从毫米至纳米的跨尺度直写。


应用落地——核心性能

(1)电子枪

加速电压:100kV ,最大电流:50nA;

最小束斑直径:2.9nm;

扫描方式:矢量扫描。 

(2)电子束偏转

最大写场:500μm*500μm;

最大扫描频率:50MHz。

(3)工作台

工作范围:190mm*170mm;

样品尺寸:支持碎片,标准尺寸样品曝光 

(4)产品指标

套刻精度:±35nm;

写场拼接:±30nm;

最小线宽:8nm。



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