为满足纳米级电子束曝光系统的要求，JC Nabity的NPGS系统设计了一个纳米图形发生器和数模转换电路，并采用PC机控制。PC机通过图形发生器和数模转换电路去驱动SEM等仪器的扫描线圈，从而使电子束偏转并控制束闸的通断。通过NPGS可以对标准样片进行图像采集以及扫描场的校正。配合精密定位的工件台，还可以实现曝光场的拼接和套刻。利用配套软件也可以新建或导入多种通用格式的曝光图形。

(一) 电子源（Electron Source）

曝照所需电子束是由既有的SEM、STEM或FIB产生的电子束（离子束）提供。

(二) 电子束扫描控制（Beam Scanning Control）

电子射出后，受数千乃至数万伏特之加速电压驱动沿显微镜中轴向下移动，并受中轴周围磁透镜（magnetic lens）作用形成聚焦电子束而对样本表面进行扫描与图案刻画。扫描方式可分为循序扫描（raster scan）与矢量扫描（vector scan）。

扫描过程中，电子束的开启与阻断是由电子束阻断器（beam blanker）所控制。电子束阻断器通常安装在磁透镜组上方，其功效为产生一大偏转磁场使电子束完全偏离中轴而无法到达样本。

(三) 阻剂（光阻）

阻剂（resist）是转移电子束曝照图案的媒介。阻剂通常是以薄膜形式均匀覆盖于基材表面。高能电子束的照射会改变阻剂材料的特性，再经过显影（development）后，曝照（负阻剂）或未曝照（正阻剂）的区域将会留在基材表面，显出所设计的微影图案，而后续的制程将可进一步将此图案转移到阻剂以下的基材中。

PMMA（poly-methyl methacrylate）是电子束微影中最常用的正阻剂，是由单体甲基丙烯酸甲酯（methyl methacrylate, MMA）经聚合反应而成。用在电子阻剂的PMMA 通常分子量在数万至数十万之间，受电子束照射的区域PMMA 分子量将变成数百至数千，在显影时低分子量与高分子量PMMA 溶解度的对比非常大。

负阻剂方面，多半由聚合物的单体构成。在电子束曝照的过程中会产生聚合反应形成长链或交叉链结（crosslinking）聚合物，所产生的聚合物较不易被显影液溶解因而在显影后会留在基板表面形成微影图案。常用的负阻剂为化学倍增式阻剂（chemically amplified resist），经电子束曝照后产生氢离子催化链结反应，具有高解析度、高感度，且抗蚀刻性高。

(四) 基本工序（流程）

电子束微影曝光技术的基本工序与光微影曝光技术相似，从上阻、曝照到显影，各步骤的参数（如温度、时间等等）均有赖于使用者视需要进行校对与调整。2100433B

（1）EBL--基于实验的教学方法

电子束曝光系统（electron beam lithography, EBL，又称电子束曝光系统）是一种利用电子束在工件面上扫描直接产生图形的装置。由于SEM、STEM及FIB的工作方式与电子束曝光机十分相近，美国JC Nabity Lithography Systems公司是最早研发了基于改造商品SEM、STEM或FIB的电子束曝光装置（Nanometer Pattern Generation System纳米图形发生系统，简称NPGS，又称电子束微影系统）。电子束曝光技术具有可直接刻画精细图案的优点，且高能电子的波长短（< 1 nm），可避免绕射效应的困扰，是实验室制作微小纳米电子元件最佳的选择。相对于购买昂贵的专用电子束曝光机台，以既有的SEM等为基础，外加电子束控制系统，透过电脑界面控制电子显微镜中电子束之矢量扫描，以进行直接刻画图案，在造价方面可大幅节省，且兼具原SEM 的观测功能，在功能与价格方面均具有优势。由于其具有高分辨率以及低成本等特点，在北美研究机构中，JC Nabity的NPGS是最热销的配套于扫描电镜的电子束微影曝光系统，而且它的应用在世界各地越来越广泛。（NPGS最突出优点是技术先进性无与伦比且性价比高）

①放大倍率：2-1000K；②电子束能量强度可调200v-30Kv；③样品台五轴自动旋转；④内部尺寸：230mm（内部直径）148mm门宽；⑤分辨率：3nm（30kv），8nm（3kv）⑥包含电子束曝光系统（EBL）⑦含背散射，二次电子。