在半导体制造与微纳加工领域，“纳米级分辨率” 是衡量技术先进性的核心指标 —— 它决定了芯片上晶体管的密度、量子器件的精度，甚至影响未来光子晶体、二维材料等前沿领域的突破。作为当前能实现 “从 0 到 1” 纳米制造的关键技术，电子束光刻（EBL）凭借其突破光学衍射极限的能力，成为全球科研与工业界的 “必争之地”。

电子束光刻（EBL）是让我们能够创建纳米级图案的关键制造技术之一。EBL 的工作原理相对简单，与光刻非常相似：聚焦电子束在覆盖有电子敏感材料（抗蚀剂）的基板上扫描，该材料根据电子束沉积的能量改变其溶解度特性。根据抗蚀剂的色调，曝光或未曝光的区域通过显影去除。电子束光刻 (EBL) 是在各种材料上写入微米和纳米结构的工具之一。这主要是因为现代 EBL 机器能够在高达 mm² 的区域上写入纳米尺寸的结构。

电子束光刻技术的主要工艺过程为涂胶、前烘、电子束曝光、显影和坚膜。首先在基板表面均匀涂覆一层对电子敏感的抗蚀剂材料，随后通过前烘使抗蚀剂中的溶剂挥发，增强其与基板的粘附力。接着，利用电子束按照预设图案对涂覆抗蚀剂的基板进行扫描曝光，电子与抗蚀剂分子相互作用，使曝光区域的抗蚀剂发生化学性质改变。之后通过显影过程去除曝光或未曝光（取决于抗蚀剂类型）的抗蚀剂部分，从而在基板上形成所需的图案。最后，进行坚膜处理，提高抗蚀剂图案的稳定性和耐后续工艺处理的能力。

与传统光刻技术相比，电子束光刻具有显著优势。突出的就是其高分辨率，能够突破光学衍射极限，实现纳米甚至亚纳米级别的图案制备，这对于制造超精细的集成电路、量子器件等至关重要。电子束光刻还具备高度的灵活性，可在计算机控制下直接产生复杂多样的图案，无需像传统光刻那样制作昂贵的掩模版，尤其适用于小批量、高复杂度图案的制备以及科研创新中的原型开发。

在科研领域，电子束光刻广泛应用于新型材料和器件的研究。在二维材料器件制备中，利用其高精度可精确构建纳米级的电极和电路结构，助力探索二维材料独特的电学、光学性质 。在量子计算芯片研发方面，电子束光刻能够制备出尺寸小、精度高的量子比特和量子线路，为实现高性能量子计算提供关键技术支撑。在工业领域，电子束光刻为微机电系统（MEMS）、光刻掩膜制造等提供高精度加工方案 。在 MEMS 制造中，可制造出微小且精密的机械结构和传感器元件；在光刻掩膜制造中，能制作出具有高分辨率图案的掩膜版，用于后续大规模集成电路制造中的光刻工艺。

尽管电子束光刻技术具有诸多优势，但也面临一些挑战。电子束在光刻胶中会发生前向散射（束斑扩展）与背向散射（二次作用），导致相邻区域曝光重叠，形成 “邻近效应”，直接降低分辨率。样品的定位误差会直接导致图案畸变。此外，电子束光刻设备昂贵，运行和维护成本高，且加工速度相对较慢，在一定程度上限制了其大规模应用。