电子束直接光刻技术
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在“七五”期间，国家投资以信息产业部48所为主，联合清华大学精密仪 器系共同攻关，研制出光栅扫描机(DB5型)，如期通过“七五”验收，从机器 性能指标看，已达到国际上80年代初期同类机型的先进水平，但以后没有继续 做工艺实用化方面的工作。
在“八五”期间研制出亚微米电子束曝光机(DB7型)，能够制作特征线宽 为0.5-0.3μ m，拼接精度、套刻精度在±0.15μ m以内。该机已在用户方使用， 并制出GaAs单片集成电路的掩模版，作图面积满足GaAs尺寸为1英寸、2英寸见 方的版图。该机同时还具有直接光刻功能。
微电子技术的发展趋势表明，90年代末是亚微米、深亚微米蓬勃发展并广泛应用的 时代，下一世纪将是纳米结构加工时代，而电子束曝光技术正是亚微米、深亚微米 和纳米加工的核心技术。
发展动态
电子束曝光技术，在LSI的制版和军事微电子的应用领域，早在70年代末就已 达到实用化阶段，此后就不断全面地取代了光学图形发生器。
到目前国内研究电子束曝光技术方面有中科院电工所和信息产业部48所。48所自70年代 初就从事微细加工设备的研制，主要有电子束曝光、电子束退火、离子束注入、分子束 处延、薄膜技术和多种热工设备等。其中电子束曝光设备于1975年研制出第一代实用产 品(DB2型)，1982年研制出第二代实用产品(DB3型)，这两代产品都于1975年、1982年先 后交器件所使用，为该器件所的硅微波大功率器件、GaAs场效应器件、CD系列器件的掩 模版，WZ系列4GHZ-10GHZ硅微波功率振荡器，18GHZ、12GHZ的GaAs微波低噪声器件，采 用重复周期3μ m、最小线宽0.5μ m、间距0.7μ m梳状图形的10GHz、10mW-20mW的硅双极 振荡器件。这些器件已成功地应用于通讯卫星、气象卫星、卫星地面站及雷达设备等国 家重点工程项目。
从1991年开始，美国IBM的沃森研究中心，着手研究未来系统，即“微光柱系统”， 预计在下一个世纪初用于纳米结构的微电路生产。
随着微细加工的发展，电子束曝光技术设备的阴极采用LaB6或者场致发射，取代 传统的钨丝阴极；电子光学镜筒采用电子计算机控制，进行自动调焦、自动消象散； 电子束偏转扫描系统，采用大、小场分割作图，然后用精密激光定位工件台进行版 图的拼接，精密激光工件台的测量分辨率已达到亚纳米(10-1nm)。为了满足微电 子发展的需要，近年来国外的电子束曝光机，都具有直接在圆片上的刻写功能。因 为微电子器件的特征线宽从生产到开发已进入亚微米、深亚微米、纳米和亚纳米结 构，这种线宽的结构，用常规的掩模版，无法进行光刻工艺，只能靠电子束曝光在 圆片上直写，直接制出器件和电路。
电子束曝光设备的主要用途
•制作掩模版
有l×的掩模版和4×、5×的掩模版
•圆片上直接光刻
电子束曝光不但在大规模集成电路、专用集成电路方面大量使用，还 使用在军事微电子领域和未来纳米器件的开发，如HEMT(高电子迁移晶 体管)，其截止频率为150GHz，栅长为0.25μm，MMIC(单片微波集成电 路)，量子效应半导体/超导体混合器件和单电子器件等。
定义：电子束曝光是利用电子束在涂有感光胶的晶片上直接描画或投影复 印图形的技术
特点:分辨率高、图形产生与修改容易、制作周期短。 分类：扫描曝光和投影曝光两大类
其中扫描曝光系统是电子束在工件面上扫描直接产生图形，分辨率高，生 产率低。投影曝光系统实为电子束图形复印系统，它将掩模图形产生的电 子像按原尺寸或缩小后复印到工件上，因此不仅保持了高分辨率，而且提 高了生产率。
四种电子束曝光系统
1 基于改进扫描电镜(SEM)的电子束曝光系统
由于SEM的工作方式与电子束曝光机十分相近，最 初的电子束曝光机是从SEM基础上改装发展起来的。 近年来随着计算机技术的飞速发展，将SEM改装为 曝光机的工作取得了重要进展。 如图所示，主要改装工作是设计一个图形发生器和 数模转换电路，并配备一台PC机。PC机通过图形 发生器和数模转换电器去驱动SEM的扫描线圈，从 而使电子束偏转。同时通过图形发生器控制束闸的 通断，最终在工件上描绘出所要求的图形。通常采 用矢量扫描方式描绘图形，即在扫描场内以矢量方 式移动电子束，在单元图形内以光栅扫描填充。
现在正在研制模拟电路专用电子束曝光系统(“九五”型谱项目)，该机能够制 作的特征线宽小于0.3μ m，同时能在圆片上直写。
国内的差距
国外电子束曝光机，大量用于大规模集成电路和军事微电子技术领域，特别是 在圆片上直接光刻，已用于专用集成电路的生产、样品制作和纳米器件的研究和开 发。为了满足下世纪初纳米微电路的生产，IBM已加紧研制“微光柱系统”，它的 阴极为小型化冷场发射阴极，电子光柱的总高度在4-5mm，其加工方法采用半导体 工艺、微细加工技术完成，由于总尺寸小，在一个圆片上可以排列多个电子束光柱， 在计算机控制下同时作图，这样可以提高速度，提高生产效率。
几种SEM改装型电子束曝光系统的主要性能指标
对SEM进行改装时，应考虑SEM偏转系统的带宽以及工作台移动精度等对曝光图形误差和图形畸变的影响。 目前，高档SEM改装系统的功能接近于专用电子束曝光机. 但由于受到视场小、速度低及自动化程度低等限制，在生产率上不可能与专用电子束曝光系统相比。
我国电子束曝光设备，虽然起步较早，在70年代中期就已经用于微电子器件的 生产，所加工的特征线宽也能从0.7μm-0.5μm提高到0.3μm，机器的精度、稳定性、 可靠性也提高很大，但是总体的水平比国外先进的电子束曝光机落后十年以上。比 如我们的机器直接在圆片上光刻还未实用；还没有达到深亚微米(0.25μm)和纳米的 水平；整个技术的先进性，其中包括材料、元器件等都有一定差距。我国已把集成 电路为代表微电子技术的发展提高到战略地位，微电子束爆光系统设备也将会有很 大发展。
美国ETEC的光栅扫描机MEBESIII、MEBES IV机，在商业方面最为成功，在全世 界销量最多；
日本的NTT公司的EBwenku.baidu.com60型电子束曝光机，是一种可变形电子束曝光机，以专用于 制造掩模版(80片/h 0.8μm)；
英国Leica剑桥仪器公司，生产高斯圆形电子束、矢量扫描机型，供应欧、美市场， 大量用于亚微米、深亚微米和纳米加工.
在“八五”期间研制出亚微米电子束曝光机(DB7型)，能够制作特征线宽 为0.5-0.3μ m，拼接精度、套刻精度在±0.15μ m以内。该机已在用户方使用， 并制出GaAs单片集成电路的掩模版，作图面积满足GaAs尺寸为1英寸、2英寸见 方的版图。该机同时还具有直接光刻功能。
微电子技术的发展趋势表明，90年代末是亚微米、深亚微米蓬勃发展并广泛应用的 时代，下一世纪将是纳米结构加工时代，而电子束曝光技术正是亚微米、深亚微米 和纳米加工的核心技术。
发展动态
电子束曝光技术，在LSI的制版和军事微电子的应用领域，早在70年代末就已 达到实用化阶段，此后就不断全面地取代了光学图形发生器。
到目前国内研究电子束曝光技术方面有中科院电工所和信息产业部48所。48所自70年代 初就从事微细加工设备的研制，主要有电子束曝光、电子束退火、离子束注入、分子束 处延、薄膜技术和多种热工设备等。其中电子束曝光设备于1975年研制出第一代实用产 品(DB2型)，1982年研制出第二代实用产品(DB3型)，这两代产品都于1975年、1982年先 后交器件所使用，为该器件所的硅微波大功率器件、GaAs场效应器件、CD系列器件的掩 模版，WZ系列4GHZ-10GHZ硅微波功率振荡器，18GHZ、12GHZ的GaAs微波低噪声器件，采 用重复周期3μ m、最小线宽0.5μ m、间距0.7μ m梳状图形的10GHz、10mW-20mW的硅双极 振荡器件。这些器件已成功地应用于通讯卫星、气象卫星、卫星地面站及雷达设备等国 家重点工程项目。
从1991年开始，美国IBM的沃森研究中心，着手研究未来系统，即“微光柱系统”， 预计在下一个世纪初用于纳米结构的微电路生产。
随着微细加工的发展，电子束曝光技术设备的阴极采用LaB6或者场致发射，取代 传统的钨丝阴极；电子光学镜筒采用电子计算机控制，进行自动调焦、自动消象散； 电子束偏转扫描系统，采用大、小场分割作图，然后用精密激光定位工件台进行版 图的拼接，精密激光工件台的测量分辨率已达到亚纳米(10-1nm)。为了满足微电 子发展的需要，近年来国外的电子束曝光机，都具有直接在圆片上的刻写功能。因 为微电子器件的特征线宽从生产到开发已进入亚微米、深亚微米、纳米和亚纳米结 构，这种线宽的结构，用常规的掩模版，无法进行光刻工艺，只能靠电子束曝光在 圆片上直写，直接制出器件和电路。
电子束曝光设备的主要用途
•制作掩模版
有l×的掩模版和4×、5×的掩模版
•圆片上直接光刻
电子束曝光不但在大规模集成电路、专用集成电路方面大量使用，还 使用在军事微电子领域和未来纳米器件的开发，如HEMT(高电子迁移晶 体管)，其截止频率为150GHz，栅长为0.25μm，MMIC(单片微波集成电 路)，量子效应半导体/超导体混合器件和单电子器件等。
定义：电子束曝光是利用电子束在涂有感光胶的晶片上直接描画或投影复 印图形的技术
特点:分辨率高、图形产生与修改容易、制作周期短。 分类：扫描曝光和投影曝光两大类
其中扫描曝光系统是电子束在工件面上扫描直接产生图形，分辨率高，生 产率低。投影曝光系统实为电子束图形复印系统，它将掩模图形产生的电 子像按原尺寸或缩小后复印到工件上，因此不仅保持了高分辨率，而且提 高了生产率。
四种电子束曝光系统
1 基于改进扫描电镜(SEM)的电子束曝光系统
由于SEM的工作方式与电子束曝光机十分相近，最 初的电子束曝光机是从SEM基础上改装发展起来的。 近年来随着计算机技术的飞速发展，将SEM改装为 曝光机的工作取得了重要进展。 如图所示，主要改装工作是设计一个图形发生器和 数模转换电路，并配备一台PC机。PC机通过图形 发生器和数模转换电器去驱动SEM的扫描线圈，从 而使电子束偏转。同时通过图形发生器控制束闸的 通断，最终在工件上描绘出所要求的图形。通常采 用矢量扫描方式描绘图形，即在扫描场内以矢量方 式移动电子束，在单元图形内以光栅扫描填充。
现在正在研制模拟电路专用电子束曝光系统(“九五”型谱项目)，该机能够制 作的特征线宽小于0.3μ m，同时能在圆片上直写。
国内的差距
国外电子束曝光机，大量用于大规模集成电路和军事微电子技术领域，特别是 在圆片上直接光刻，已用于专用集成电路的生产、样品制作和纳米器件的研究和开 发。为了满足下世纪初纳米微电路的生产，IBM已加紧研制“微光柱系统”，它的 阴极为小型化冷场发射阴极，电子光柱的总高度在4-5mm，其加工方法采用半导体 工艺、微细加工技术完成，由于总尺寸小，在一个圆片上可以排列多个电子束光柱， 在计算机控制下同时作图，这样可以提高速度，提高生产效率。
几种SEM改装型电子束曝光系统的主要性能指标
对SEM进行改装时，应考虑SEM偏转系统的带宽以及工作台移动精度等对曝光图形误差和图形畸变的影响。 目前，高档SEM改装系统的功能接近于专用电子束曝光机. 但由于受到视场小、速度低及自动化程度低等限制，在生产率上不可能与专用电子束曝光系统相比。
我国电子束曝光设备，虽然起步较早，在70年代中期就已经用于微电子器件的 生产，所加工的特征线宽也能从0.7μm-0.5μm提高到0.3μm，机器的精度、稳定性、 可靠性也提高很大，但是总体的水平比国外先进的电子束曝光机落后十年以上。比 如我们的机器直接在圆片上光刻还未实用；还没有达到深亚微米(0.25μm)和纳米的 水平；整个技术的先进性，其中包括材料、元器件等都有一定差距。我国已把集成 电路为代表微电子技术的发展提高到战略地位，微电子束爆光系统设备也将会有很 大发展。
美国ETEC的光栅扫描机MEBESIII、MEBES IV机，在商业方面最为成功，在全世 界销量最多；
日本的NTT公司的EBwenku.baidu.com60型电子束曝光机，是一种可变形电子束曝光机，以专用于 制造掩模版(80片/h 0.8μm)；
英国Leica剑桥仪器公司，生产高斯圆形电子束、矢量扫描机型，供应欧、美市场， 大量用于亚微米、深亚微米和纳米加工.