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电子束曝光不但具有极高的分辨率而且可以直接加工任意形状的图形，一直以来都在超大规模集成电路芯片研制和各种掩模制造中发挥不可取代的作用。
在电子束曝光过程中，重要的问题是：如何得到高精度的曝光图形。计算机仿真模拟是研究高精度曝光图形的实现工艺的一个重要手段。利用快捷和低成本的计算机模拟技术来虚拟地实现电子束曝光和显影过程，可以有效地缩短研发周期，减少人力、物力和财力的消耗，实现对工艺的良好控制。就电子束曝光的计算机仿真技术而言，分析电子和抗蚀剂相互作用机理，建立合理的物理模型是至关重要的，同时对准确控制曝光和工艺条件、制备纳米级曝光图形也非常重要，而且也是决定电子束在微纳加工中成败的关键问题之一。
本文研究了电子和固体的相互作用机理，进行了相应的散射过程理论分析，针对以往模型在预言小尺寸、高精度电子束曝光图形时的不足，建立了适用于纳米级电子束曝光仿真的物理模型，在此基础上开发出了电子束曝光仿真软件，并运用此软件进行了高精度电子束曝光图形的保真研究。具体工作总结如下：
1．电子和固体的相互作用机理研究。运用量子力学、粒子散射理论等，结合电子束曝光的原理和实际的工艺条件，分析电子和抗蚀剂、衬底相互作用的物理机理。
2．适用于纳米级电子束曝光仿真的物理模型的建立。根据相互作用的物理机理，建立物理模型，并对每个模型进行分析验证和比较，证明了所建立的模型和其实现方法的准确性。
3．表征电子和固体材料弹性相互作用的新模型的研究。在电子和固体的弹性相互作用研究中，利用Thomas-Fermi-Dirac势能、Bom近似方法解非相对论薛定谔波动方程得到新模型，与传统的卢瑟福弹性散射模型相比，在描述高能电子和较高原子序数的固体材料之间的弹性相互作用时更准确。
4．相对论弹性散射模型的研究。将利用Bom近似法解相对论的Dirac方程得到的相对论的弹性散射模型与非相对论模型进行比较，前者预言的高能电子束曝光的仿真结果更准确。
5．电子在固体中的非弹性散射过程分析。考虑了四个过程：内层电子激发、价电子激发、导带电子激发和等离子激发。
6．电子束曝光仿真软件的开发。在所建物理模型的基础上，运用蒙特卡罗(Monte Carlo)数学模拟方法，开发出电子束曝光仿真软件。仿真软件具有的基本功能：绘制电子在固体中的散射轨迹；计算抗蚀剂中的吸收能量密度并绘制能量密度分布图；输出抗蚀剂显影图形；二次电子散射轨迹的绘制；电子束制作极紫外光刻掩模版的仿真。
7．曝光剂量和入射电子数目的关系研究。结合高斯扫描电子束曝光的实际工艺条件，在电子和抗蚀剂相互作用阶段便考虑曝光剂量的影响，并分析了曝光剂量对曝光线条性能的影响。
8．首次从电子束制版的角度优化了吸收层材料和研究多层膜结构、层数对线条边缘粗糙度、墙角等曝光图形性能的影响。此部分工作利用仿真软件中的制作极紫外光刻掩模版的仿真模块进行。
9．高精度曝光图形的工艺研究和软件的验证及完善。研究了曝光剂量、抗蚀剂厚度以及低能电子束曝光时二次电子对曝光性能如线条宽度、边缘粗糙度等的影响。在进行电子束曝光仿真软件应用的同时完成了软件的验证工作，并进一步完善仿真软件的功能。