面向高精度曝光的电子束光刻机主体结构设计及性能分析

许志强

东莞泽攸科技有限公司广东东莞 523000

摘要：电子束光刻机是微纳制造领域的核心装备，主体结构的刚度、稳定性与真空环境适配性直接决定曝光精度。面向纳米级高精度曝光需求，本文摒弃传统立式布局，提出L型侧边辅助支撑+四级梯度真空腔体+模块化集成的主体结构设计方案，围绕L型辅助支撑、四级真空、材料匹配、减振隔热与恒温控制开展系统性设计与性能优化。所设计四级真空系统实现梯度真空分区：预抽腔1×10²Pa、主加工腔5×10⁻⁴Pa、电子枪物镜一级腔5×10⁻⁶Pa、电子枪枪头腔5×10⁻⁸Pa，有效抑制压差变形、气体返流与环境干扰。通过静力学、动力学及热‑结构耦合仿真与实验验证，优化后主体结构最大变形量0.76μm，一阶固有频率45.0Hz，热变形量0.33μm，温度波动控制在0.40℃以内，可满足50keV加速电压、分辨率优于5nm的高精度电子束曝光要求。研究结果可为高端电子束光刻机主体结构设计提供稳定、高精度、高真空适配的技术方案，对提升国产微纳制造装备性能具有工程参考价值。

关键词：电子束光刻机；高精度曝光；主体结构；静力学分析；动力学性能

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