首台国产商业化电子束光刻机进入测试

8月13日，杭州城西科创大走廊浙大成果转化基地首批签约孵化的项目之一首台国产商业化电子束光刻机已在客户现场进入应用测试，其精度比肩国际主流设备，标志着量子芯片研发从此有了“中国刻刀”。

在中国科技大学，浙大量子研究院相关团队正在对一台模样酷似大型钢柜的机器进行紧张测试，电子显示屏上不断闪烁着实时参数。“这不是普通的机器，而是一支能在头发丝上雕刻出整座城市地图的‘纳米神笔’。”团队负责人说，依托省重点实验室，研究院自主研发的新一代100kV电子束光刻机“羲之”已正式走向市场。

取名“羲之”，是因其精密“书写”能力与书法家王羲之的毛笔神韵相契合。“只不过我们的‘毛笔’是电子束，在芯片上刻写电路。” 研发团队相关负责人介绍，这台设备专攻量子芯片、新型半导体研发的核心环节，它通过高能电子束在硅基上“手写”电路，精度达到0.6纳米，线宽8纳米，可灵活修改设计图案，无需传统光刻所需的掩膜版，如同用纳米级毛笔在芯片上精准作画。“芯片研发初期会设计很多版型、图案，常常需要一条线一条线进行修改，电子束光刻机精度高、‘书写’便捷，极大提升了芯片研发初期反复调试的效率。”研发团队相关负责人说。

“羲之”的落地具有破局意义。此前，此类设备受国际出口管制，国内顶尖科研机构和企业长期无法采购，“羲之”的落地彻底打破这一困局，目前已与多家科研机构展开接洽。

“羲之”电子束光刻机的成功应用测试，是我国高端半导体核心装备国产化的重大突破。这把自主可控的“中国刻刀”，将为加速国产高端芯片的研发进程、抢占未来科技制高点提供坚实的装备基础。

什么是电子束光刻？

电子束光刻是现代半导体制造行业及微纳加工领域的基础性工具，是探索量子计算、二维材料等未来科技的唯一纳米制造手段，凭借其纳米级分辨率（可达2nm）与无掩模直写优势，在高端半导体制造、量子器件及前沿科研中不可替代。

EBL是一种利用聚焦的电子束在涂有电子敏感材料（如PMMA光刻胶、HSQ光刻胶）的基板上进行高精度图案加工的技术。其基本原理是利用偏转线圈控制电子束的偏转，从而进行扫描曝光，光刻胶在受到电子辐照之后化学性质发生改变，表现为溶于显影液（正胶）或不溶于显影液（负胶），通过显影过程，就可以在基板上形成所需的微纳结构。

相较于传统光刻机，电子束光刻的核心优势在于分辨率突破——基于德布罗意物质波理论，电子束波长极短（如100keV能量下波长仅0.004nm），可实现纳米级精度，为纳米线制造等尖端应用提供关键工具。

当前科研与产业界应用的电子束光刻设备主要分为三类：

• 高斯束设备：技术门槛较低，可灵活曝光任意图形，广泛应用于基础科学研究

• 变形束设备：主要服务于工业界掩模制备

• 多束电子束设备：适用于高端制造场景

不过，电子束光刻存在显著短板——曝光时间长，这使其主要应用场景集中在光掩模制造、半导体小批量生产及研发领域。

哪些公司在布局电子束光刻?

目前都有哪些公司能生产电子束光刻机呢？

成立于1980年的Raith公司，是一家纳米制造、电子束光刻、FIB SEM纳米制造、纳米工程和逆向工程应用的先进精密技术制造商，主要有五款电子束光刻产品，EBPG Plus、Voyager、RAITH150 Two、eLINE Plus和PIONEER Two。

NBL（Nanobeam）是一家英国公司，成立于2002年，主要生产高性能和高性价比的电子束光刻工具。不过据知情人士透露，该公司的电子束不是用来做掩膜版的，主要是用在大学和研究所做研发的，刻写速度非常非常慢，不可能用于生产线。

日本电子株式会社是世界顶级科学仪器制造商，成立于1949 年，在大陆市场，用于光罩图形化的电子束光刻机已经完全进入变形束时代，其中日本电子JEOL在成熟工艺市场拥有较高的市场份额。而同为日本的NuFlare则占据高端市场，其是由东芝机械与东芝合资成立的半导体先进制程设备公司。