NPGS-纳米图形发生系统（基于改装SEM的扫描电子束曝光系统 ）

NPGS简介

电子束曝光系统是利用计算机控制电子束成像电镜及偏转系统，聚焦形成高能电子束流，轰击照射涂有高分辨率和高灵敏度化学抗蚀剂的晶片直接描画或投影复印图形的技术。它的特点是分辨率高、图形产生和修改容易、制作周期短。

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公司成功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）。NPGS为电子束直写光刻图形发生系统，改造现有SEM等，外加电子束控制系统，将会聚的电子束斑逐点地在样品台上移动，直接辐照电子抗蚀剂上或刻蚀基片形成图形。相对于购买昂贵的专用电子束曝光机，以既有的SEM等为基础，可大幅节省造价，且兼具原SEM 的观测功能，在功能与价格方面均有优势。

由于具有高分辨率及低成本等特点，在北美研究机构中，NPGS是的与扫描电镜配套的电子束曝光系统，并且它的应用在世界各地也越来越广泛。NPGS的技术目标是提供一个功能强大的多样化简易操作系统，结合市面上已有的扫描电镜、扫描透射电镜或聚焦离子束装置，实现的电子束或离子束光刻技术。当前众多用户的一致肯定和推荐足以证明NPGS实现了自己的目标，满足了用户对纳米级光刻加工技术的需求。

应用简述

NPGS电镜改装系统所具有的超高分辨率，无需投影光学系统和费时的掩模制备过程，计算机产生图形并控制电子束直接将图形扫描到光刻胶上的特点，使它在纳米加工方面有着巨大的优势。NPGS系统能够制备出具有高深宽比的微细结构纳米线条，从而为微电子领域如掩模板制造、微电子器件制造、全息图形制作、电子束诱导表面沉淀等微/纳加工相关技术提供了新的方法。

NPGS系统刻画图案的大小从纳米级到显微镜能达到的尺度，即可到10毫米。然而，对任何SEM电子束曝光系统，刻画将随着图案大小的增加而降低。

主要特点：

为满足纳米级电子束曝光要求，JC Nabity出品的NPGS系统设计了一个纳米图形发生器和数模转换电路，并采用电脑控制。电脑通过图形发生器和数模转换电路驱动SEM等仪器的扫描线圈，从而使电子束偏转并控制束闸的开关。通过NPGS可以对标准样片进行图像采集及扫描场的校正。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。

系统参数：

细线宽（μm）：根据SEM

小束斑（μm）：根据SEM

扫描场：可调

加速电压：根据SEM，一般为0-40kV

速度：5MHz（可选6MHz）

A. 硬件：

微影控制介面卡：NPGS PCI-516A High Speed Lithography Board，16 Bit，high resolution (0.25%)

控制电脑：Pentium IV 3.0 GHz computer (or better) with 512 Mb RAM, 80G硬盘, CDRW Drive，17"液晶显示器.

皮可安培计：Keithley 6485 Picoammeter

B. 软件：

微影控制软件 NPGS V9.0

DesignCAD Express v16.2 或更高版本