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離子束刻蝕
離子束刻蝕也稱為離子銑,是指當(dāng)定向高能離子向固體靶撞擊時(shí),能量從入射離子轉(zhuǎn)移到固體表面原子上,如果固體表面原子間結(jié)合能低于入射離子能量時(shí),固體表面原子就會(huì)被移開或從表面上被除掉。通常離子束刻蝕所用的離子來自惰性氣體。離子束較小直徑約10nm,離子束刻蝕的結(jié)構(gòu)較小可能不會(huì)小于10nm。目前聚焦離子束刻蝕的束斑可達(dá)100nm以下,少的達(dá)到10nm,獲得較小線寬12nm的加工結(jié)果。相比電子與固體相互作用,離子在固體中的散射效應(yīng)較小,并能以較快的直寫速度進(jìn)行小于50nm的刻蝕,故而聚焦離子束刻蝕是納米加工的一種理想方法。此外聚焦離子束技術(shù)的另一優(yōu)點(diǎn)是在計(jì)算機(jī)控制下的無掩膜注入,甚至無顯影刻蝕,直接制造各種納米器件結(jié)構(gòu)。但是,在離子束加工過程中,損傷問題比較突出,且離子束加工精度還不容易控制,控制精度也不夠高。
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刻蝕技術(shù)
由于曝光束不同,刻蝕技術(shù)可以分為光刻蝕(簡(jiǎn)稱光刻)、X射線刻蝕、電子束刻蝕和離子束刻蝕,其中離子束刻蝕具有分辨率高和感光速度快的優(yōu)點(diǎn),是正在開發(fā)中的新型技術(shù)。
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離子束刻蝕機(jī)
離子源的主要參數(shù)有:①離子束流強(qiáng)。即能夠獲得的有用離子束的等效電流強(qiáng)度,用電流單位A或mA表示。②有用離子百分比。即有用離子束占總離子束的百分比。一般來說,離子源給出的總離子束包括單電荷離子、多電荷離子、各種分子離子和雜質(zhì)元素離子等的離子束。③能散度。由于離子的熱運(yùn)動(dòng)和引出地點(diǎn)的不同,使得離子源給出的離子束的能量對(duì)要求的單一能量有一定離散,一般希望能散度盡量小,在的離子束應(yīng)用中尤其是這樣。④束的聚焦性能。以離子束的截面和張角表示。聚焦不好的離子束在傳輸過程中會(huì)使離子大量丟失。獲得良好聚焦特性的離子束的終障礙是束中離子之間的靜電排斥力,為了克服這一障礙,應(yīng)盡早使離子獲得較高能量。⑤離子源的效率。以離子束形式引出的工作物質(zhì)占總消耗的工作物質(zhì)的比例。⑥工作壽命。離子源一次安裝以后使用的時(shí)間。
加速1器從離子源獲得的離子束的能量一般從幾百電子伏到幾萬電子伏。因?yàn)橛酶咭鲭妷悍绞将@得較高能量的離子束受到擊穿的限制,所以必須使離子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中加速,這類裝置叫做加1速器(見粒子加1速器)使用各種加1速器可以使離子獲得很高的能量(如幾百吉電子伏),也可以使離子減速,以獲得能量較低的(如幾十電子伏)但流強(qiáng)很高的離子束。