Attocube激光干涉多轴测量原理 基于IDS3010
精密电子束光刻与显微成像
电子束系统广泛应用于各种科学和工业应用。在半导体工业及相关研发领域，电子束常用在光刻系统以及物理缺陷检测显微系统中。对于极小尺度结构和物理缺陷的测量，电子束系统具备目前最高的分辨率，但与深紫外光刻和极紫外光刻这些替代技术相比，产率会受一定限制[1]。但在最新的多模板字符投影电子束光刻技术（multi stencil character projection）发展中，电子束系统正在先进节点的开发和生产中担当越来越重要的角色。
典型电子束光刻系统的结构如图1所示。这类系统需要超高真空环境(UHV)和高洁净度，以提高电子枪的寿命，避免电子枪内产生电弧和表面污染。某些类型的电子枪的外包材料还需要承受一定高温。当电子束发射后，经电磁透镜和电磁反射器来对电子束进行整形和反射[2]。多模板字符投影技术采用一套可更换的模板来大幅缩减刻写时间[3]。这样就增加了子系统的复杂度和挑战性，包括在上述极端环境下微米甚至纳米精度的元件定位。
本文主要展示如何用attocube压电纳米定位台实现电子束光刻系统模板的定位。此外，图中下方带有反射镜的晶圆工件台可以通过attocube IDS3010激光干涉仪实现闭环控制，该部分的内容请参见本站文章《利用激光干涉仪实现晶圆工件台的闭环控制》[4]。
电子束模板定位
电子束光刻系统主要由电子枪和用于电子束整形和反射的电磁元件构成，这些元件构成一个刻写轴。为了实现快速电子束光刻，需要将电子束穿过特定形状的孔[3]。多个这样的孔/电子束模板布置在一套卡具上，通过attocube纳米定位台来带动，纳米台通过位移操作来让电子束通过不同的孔，实现模板切换。图2显示了这套装置的架构，采用两个不锈钢ECSx5050纳米定位台分别做x轴和y轴运动。Attocube纳米台既可以用于模板切换，也可以用于模板位置微调优化。切换和微调功能只需要一套双轴纳米台就可以实现（内置步进模式和微步模式）。
在透射电子显微镜（TEM）中，也会用到多种电子束孔板，有些是固定孔，有些是可移动孔。可移动孔常用于聚焦透镜、物镜和选择器上。聚焦透镜所用的小孔具有不同的直径，从数微米到数百微米，取决于所需的发散角和注入剂量[5]。
图1 电子束系统示意图，本文详细介绍attocube纳米定位台在此类系统中的应用范例
图2 两个ECSx5050由不锈钢材料制成，可在UHV环境下使用，可以精确带动小孔板在x和y方向运动
上述系统需要工作在超高真空环境内，温度为室温或者略高于室温，行程需要数个毫米，以使电子束能进入不同的小孔。为了让微米级的小孔移动到所需的精确位置，纳米台需要能够在目标位置附近做优化调整，因此平台内置了纳米分辨率光栅尺做闭环。ECS系列的最大行程为50mm，重复精度50nm，非常适合这个应用的参数段要求，而且可直接兼容UHV和50°C的环境要求。
除了高精度定位，attocube的纳米定位台还有能力提供其他一些性能，比如更高的温度、无磁兼容、高洁净度和高稳定性。Attocube的ANP系列通过采用RES编码器，可以工作到150°C，并保持UHV兼容和微米级的精度与重复性。如果使用该系列产品，并加入一个支撑模块，可以实现更高稳定度的电子束光刻操作。
结论
Attocube纳米定位台可以在各种电子束光刻和电子束显微系统中使用。除了能满足定位精度的要求，attocube纳米定位台还能兼容极端环境条件。除了本文介绍的应用实例，其他电子束相关应用也都可以使用attocube的标准或者定制产品。
IDS3010 multi-axis laser interferometer
皮米激光测距干涉仪
该设备凭借超高测量精度脱颖而出，实现了 10 ppb 的真空波长精度与波长稳定性。其核心采用了 DFB激光器 结合 高精度参考气室 的独特技术方案，不仅保证了测量的准确性，更赋予了设备长达 10年 的使用寿命和极低的维护需求。
在设计上，它采用紧凑且模块化的架构，支持灵活的三轴测量，传感器探头直径更是小至 Ø 1.2 mm，能够轻松应对各种受限空间。此外，该设备具备极强的环境适应性，可在真空、超低温及强磁场等极端条件下稳定工作。
凭借其卓越性能，该产品被广泛应用于半导体测量与控制、精密光学测量、航空航天以及同步辐射大科学装置等前沿科技领域。