電子束光刻機(jī)（簡(jiǎn)稱EBL），全稱為電子束直寫(xiě)光刻機(jī)，是一種基于計(jì)算機(jī)控制的設(shè)備，利用電子束在涂有光敏材料的基板上直接繪制電路圖案。鑒于電子束的低效率，該技術(shù)通常不適用于大規(guī)模集成電路生產(chǎn)，而主要應(yīng)用于科研領(lǐng)域的小批量實(shí)驗(yàn)。

EBL技術(shù)起源于20世紀(jì)60年代，初期采用掃描電子顯微鏡（SEM）系統(tǒng)進(jìn)行單像素直接寫(xiě)入。70年代，IBM推出多像素形狀化電子束概念，提升了生產(chǎn)效率，并在早期的大規(guī)模半導(dǎo)體芯片制造中取得了顯著成效。20世紀(jì)90年代，貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明SCALPEL技術(shù)，解決了早期電子投影光刻系統(tǒng)中的掩模問(wèn)題。2003年，尼康交付了首臺(tái)NCR-EB1A型電子束步進(jìn)機(jī)。

電子束光刻機(jī)

電子束光刻技術(shù)的發(fā)展歷程見(jiàn)證了從小規(guī)模實(shí)驗(yàn)室研究到工業(yè)應(yīng)用的轉(zhuǎn)變。從1960年德國(guó)Tübingen大學(xué)的微記錄儀成果，到戈登·摩爾提出摩爾定律，再到70年代超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，電子束光刻技術(shù)逐步取代了傳統(tǒng)光機(jī)圖案發(fā)生器，成為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)。90年代初，IBM的芯片設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變，標(biāo)志著電子束光刻技術(shù)在無(wú)掩模圖形生成方面的大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用的結(jié)束。

2023年3月，中國(guó)澤攸科技與松山湖材料實(shí)驗(yàn)室合作成立聯(lián)合工程中心，推動(dòng)電子束裝備技術(shù)創(chuàng)新。2024年1月，安徽澤攸科技成功研發(fā)全自主電子束光刻系統(tǒng)，標(biāo)志著國(guó)產(chǎn)設(shè)備研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的重要進(jìn)展。2025年，復(fù)旦大學(xué)發(fā)布電子束光刻機(jī)采購(gòu)中標(biāo)公告。

2025年8月，浙江大學(xué)成果轉(zhuǎn)化基地成功簽約孵化首臺(tái)國(guó)產(chǎn)商業(yè)化電子束光刻機(jī)，并在客戶現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行應(yīng)用測(cè)試。

電子束光刻機(jī)是新材料研發(fā)、前沿物理、半導(dǎo)體、微電子、光子學(xué)和量子科學(xué)等領(lǐng)域的關(guān)鍵設(shè)備。該設(shè)備分為兩種類型：投影式和直寫(xiě)式。投影式采用區(qū)域曝光，適用于制作光學(xué)投影光刻模版和設(shè)計(jì)驗(yàn)證；直寫(xiě)式采用點(diǎn)線曝光，無(wú)需昂貴的投影光學(xué)系統(tǒng)和耗時(shí)制備掩膜版，可制作復(fù)雜圖案。投影式分辨率可達(dá)0.1μm，直寫(xiě)式分辨率可達(dá)10nm。

電子束光刻機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，包括電子槍、準(zhǔn)直系統(tǒng)、快門、變焦透鏡、投影透鏡、偏轉(zhuǎn)器、背散射電子探測(cè)器、樣品臺(tái)、圖形產(chǎn)生器和計(jì)算機(jī)等部件。從功能上分為快速掩模制造電子束光刻機(jī)和高精度納米電子束光刻機(jī)。投影式電子光刻機(jī)通過(guò)透鏡系統(tǒng)將電子束縮小投影到光刻膠上，與光學(xué)光刻相似。直寫(xiě)式電子光刻機(jī)直接在光刻膠上繪制圖樣，無(wú)需掩膜版，分辨率極高。

應(yīng)用領(lǐng)域 編輯本段

電子束光刻機(jī)因高分辨率和無(wú)需掩膜版的特點(diǎn)，在亞微米圖樣加工和復(fù)雜圖案制作中具有廣泛應(yīng)用，成為現(xiàn)代微電子制造的重要工具。