[發(fā)明專利]一種離子束刻蝕設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710846379.1
• 申請(qǐng)日: 2017-09-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109524285B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡凡;彭立波;佘鵬程;龔俊;陳特超;程文進(jìn);范江華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十八研究所
• 主分類號(hào): H01J37/20
• 分類號(hào): H01J37/20;H01J37/317
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務(wù)所(普通合伙) 43008
• 代理人: 周長(zhǎng)清;徐好

本發(fā)明公開(kāi)了一種離子束刻蝕設(shè)備，包括真空腔室，所述真空腔室內(nèi)設(shè)有離子源、工件臺(tái)和旋轉(zhuǎn)軸，所述旋轉(zhuǎn)軸和所述工件臺(tái)均豎直布置，所述離子源和所述工件臺(tái)相對(duì)布置，旋轉(zhuǎn)軸上安裝有驅(qū)動(dòng)工件臺(tái)沿與離子源的離子束垂直的方向水平往復(fù)運(yùn)動(dòng)的掃描機(jī)構(gòu)，所述離子束入射至所述掃描機(jī)構(gòu)的位置與所述旋轉(zhuǎn)軸的軸心線重合。本發(fā)明具有離子束入射角度可調(diào)而刻蝕距離不變，使不同材料均能達(dá)到最優(yōu)的刻蝕效果等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微細(xì)加工設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種離子束刻蝕設(shè)備。

背景技術(shù)

離子束刻蝕(IBE)技術(shù)是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的一種干法刻蝕工藝，已廣泛應(yīng)用于微米、亞微米和納米尺度超精細(xì)、高保真度的圖形轉(zhuǎn)移、刻蝕槽形等微細(xì)加工中。離子束刻蝕利用低能量平行Ar+離子束對(duì)基片表面進(jìn)行轟擊，將基片未覆蓋掩膜的部分濺射出，從而達(dá)到選擇刻蝕的目的。離子束刻蝕是純物理過(guò)程，在各種刻蝕方法中具有分辨率高、陡直性好等優(yōu)點(diǎn)，并且可以對(duì)絕大部分材料進(jìn)行刻蝕，如各種金屬、合金、氧化物及化合物等。

離子束刻蝕工藝非常重視離子束入射角的選擇，對(duì)不同的材料而言，入射角既會(huì)影響刻蝕速率又會(huì)影響刻蝕輪廓的控制，因而存在一個(gè)最優(yōu)的入射角。對(duì)于刻蝕工藝而言，希望離子束入射角可根據(jù)刻蝕材料的不同而改變，但與此同時(shí)又希望保持刻蝕的均勻性，也就是說(shuō)保持刻蝕距離不變，從而達(dá)到最優(yōu)的刻蝕效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種離子束入射角度可調(diào)而刻蝕距離不變，使不同材料均能達(dá)到最優(yōu)的刻蝕效果的離子束刻蝕設(shè)備。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種離子束刻蝕設(shè)備，包括真空腔室，所述真空腔室內(nèi)設(shè)有離子源和工件臺(tái)，所述真空腔室內(nèi)還設(shè)有旋轉(zhuǎn)軸，所述旋轉(zhuǎn)軸和所述工件臺(tái)均豎直布置，所述離子源和所述工件臺(tái)相對(duì)布置，旋轉(zhuǎn)軸上安裝有驅(qū)動(dòng)工件臺(tái)沿與離子源的離子束垂直的方向水平往復(fù)運(yùn)動(dòng)的掃描機(jī)構(gòu)，所述離子束入射至所述掃描機(jī)構(gòu)的位置與所述旋轉(zhuǎn)軸的軸心線重合。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)：所述掃描機(jī)構(gòu)包括支板、以及設(shè)于支板上的驅(qū)動(dòng)組件和導(dǎo)向組件，所述支板與所述旋轉(zhuǎn)軸固定連接，所述工件臺(tái)設(shè)于所述支板靠近所述離子源一側(cè)，所述驅(qū)動(dòng)組件與所述旋轉(zhuǎn)軸上下相對(duì)布置，所述驅(qū)動(dòng)組件和所述導(dǎo)向組件均與所述工件臺(tái)相連。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)：所述驅(qū)動(dòng)組件包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、磁流體密封軸、主動(dòng)鏈輪、從動(dòng)鏈輪及傳動(dòng)鏈條，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)于所述真空腔室外并通過(guò)所述磁流體密封軸與所述主動(dòng)鏈輪連接，所述從動(dòng)鏈輪為兩個(gè)并安裝于所述支板上，兩個(gè)從動(dòng)鏈輪布置于主動(dòng)鏈輪的兩側(cè)，所述傳動(dòng)鏈條繞設(shè)于所述主動(dòng)鏈輪和所述從動(dòng)鏈輪上，所述工件條與所述傳動(dòng)鏈條相連。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)：所述旋轉(zhuǎn)軸的軸心線與所述磁流體密封軸的軸心線重合。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)：所述導(dǎo)向組件包括一對(duì)限位導(dǎo)軌，一對(duì)所述限位導(dǎo)軌分布于所述工件臺(tái)上下兩側(cè)，所述工件臺(tái)上設(shè)有兩組滾輪，兩組所述滾輪一一對(duì)應(yīng)地布置于所述限位導(dǎo)軌內(nèi)。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)：所述工件臺(tái)為水冷結(jié)構(gòu)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明公開(kāi)的離子束刻蝕設(shè)備，設(shè)有沿豎直方向布置的旋轉(zhuǎn)軸，掃描機(jī)構(gòu)和工件臺(tái)可由旋轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)繞軸心旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)離子源的離子束入射角度的調(diào)整，使不同的材料均可達(dá)到最優(yōu)的刻蝕角度；旋轉(zhuǎn)軸、工件臺(tái)均豎直布置，離子源與工件臺(tái)相對(duì)，且離子束入射至掃描機(jī)構(gòu)的位置與旋轉(zhuǎn)軸的軸心線重合，這樣一來(lái)即便入射角度發(fā)生變化，但是工件臺(tái)掃描運(yùn)動(dòng)過(guò)程中離子束入射至工件臺(tái)的距離始終保持不變，也即刻蝕距離不變，可保證刻蝕的均勻性；同時(shí)，由于工件臺(tái)豎直布置、離子源與工件臺(tái)相對(duì)布置，相較于常規(guī)的工件臺(tái)水平布置結(jié)構(gòu)，刻蝕過(guò)程中產(chǎn)生的碎屑等雜質(zhì)不會(huì)掉落至工件、離子源上，減少了工件污染、離子源短路等故障。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明離子束刻蝕設(shè)備的原理示意圖。