專利名稱：一種掃描式離子槍的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種離子槍結(jié)構(gòu)的改良。
背景技術(shù)：
數(shù)字信息存儲(chǔ)已成為現(xiàn)代文明目前的最大推進(jìn)力量，也是信息時(shí)代最有前景的研究領(lǐng)域之一。對更高的信息存儲(chǔ)密度以及更快的信息傳輸速度的需求促使了信息領(lǐng)域中納米科技應(yīng)用的發(fā)展。下個(gè)階段電子元件的發(fā)展將進(jìn)一步納米化，并進(jìn)入量子世界。
在納米元件的構(gòu)造中，離子蝕刻是一項(xiàng)已被廣泛應(yīng)用的工藝，其大致步驟為1.利用電子束/紫外線光刻制作蝕刻面具；2.將面具覆于待刻樣本上，暴露至高能Ar+離子流中；3.用丙酮(CH3COCH3)去除殘余。
在步驟2中，通常對放置樣本的操作臺(tái)使用水冷卻系統(tǒng)以防止溫度過高對樣本造成的破壞，但由于冷卻管和系統(tǒng)密封條件的限制，操作臺(tái)在技術(shù)上難以同時(shí)做到可傾斜和可旋轉(zhuǎn)，從而帶來兩大問題樣本蝕刻的均勻性和蝕刻有效面積(離子流達(dá)到蝕刻要求的密度的區(qū)域)因受到離子流本身限制而不夠理想。
為解決上述問題，東南大學(xué)的戴建國和凌一鳴曾提出一種模糊實(shí)現(xiàn)薄膜大面積均勻蝕刻的方法，即同時(shí)采用操作臺(tái)的平移和旋轉(zhuǎn)，但是該系統(tǒng)中沒有采用冷卻系統(tǒng)，而是通過許多個(gè)間斷循環(huán)的工作環(huán)節(jié)，依靠其間系統(tǒng)的自然冷卻避免溫度對薄膜超導(dǎo)性質(zhì)造成的影響。這種方法是在使用傳統(tǒng)離子源的基礎(chǔ)上對操作臺(tái)的改造，而系統(tǒng)冷卻在一定程度上受到了限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種掃描式離子槍，這種離子槍能將離子在蝕刻薄膜的表面進(jìn)行掃描式的蝕刻，從而實(shí)現(xiàn)薄膜表面蝕刻的均勻性和提高蝕刻的有效面積。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的一種掃描式離子槍，包括放電室，置于放電室內(nèi)的柵極組件以及圍繞放電室的會(huì)聚磁場裝置，其中，柵極組件由中心均有圓孔的源極、柵極和加速極構(gòu)成，會(huì)聚磁場覆蓋源極和柵極，其特征在于放電室的位于加速極一側(cè)的端口設(shè)有掃描磁場裝置。
所述放電室為石英管。所述會(huì)聚磁場裝置由套在石英管外的螺旋管構(gòu)成。
所述掃描磁場裝置由兩對呈十字狀放置的線圈構(gòu)成并由金屬環(huán)固定在石英管口。
采用上述技術(shù)方案，由于離子槍結(jié)構(gòu)中增加了掃描磁場裝置，可以通過磁場裝置使將離子束在X-Y方向上掃描的方式，實(shí)現(xiàn)了大面積的均勻的薄膜蝕刻。并且具有結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明一種掃描式離子槍進(jìn)行詳細(xì)說明圖1為本發(fā)明一種掃描式離子槍的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為圖1的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示一種掃描式離子槍，該離子槍設(shè)置在真空室(圖中未顯示)中，包括由石英管1構(gòu)成的放電室，在石英管內(nèi)中后部置放有源極2、柵極3，加速極4構(gòu)成的柵極組件；源極2、柵極3和加速極4均為中心有圓孔的圓形鋁制電極，三者之間相互間隔設(shè)置。銅制粗導(dǎo)線分別連接在三個(gè)電極上，兩截外徑略小于鋁盤的小石英管置于鋁盤之間用于保持源極2、柵極3和加速極4之間間隔。
在石英管1外套設(shè)有螺旋管5，該螺旋管5由銅導(dǎo)線繞制并用粗導(dǎo)線固定后直接套在石英管1外，覆蓋源極2和柵極3之間部分，構(gòu)成了本離子槍的會(huì)聚磁場裝置。螺旋管5與真空室外的一臺(tái)低電流直流電源連接。由于會(huì)聚磁場方向與離子流行進(jìn)軸線一致，離子流過石英管1時(shí)受會(huì)聚磁場裝置產(chǎn)生的洛倫茨力作用而平行螺旋管5軸線前進(jìn)，從而達(dá)到會(huì)聚作用。
在石英管1的前端設(shè)有掃描磁場，該掃描磁場由四個(gè)相同的線圈6構(gòu)成，四個(gè)線圈6分兩對呈十字狀固定在一個(gè)金屬環(huán)上，該金屬環(huán)套在加速電極一側(cè)的石英管口，使兩對線圈6分別成水平、豎直方向。每對線圈6分別與真空室外一臺(tái)交流電電源連接。通過改變流進(jìn)每對線圈6的交流電流，使掃描磁場的磁場力發(fā)生變化，從而使離子流按要求發(fā)生偏移，可以進(jìn)行掃描式的蝕刻。
該離子槍可以使用氬離子。氬氣充入真空室，在石英管內(nèi)源、柵兩極間電離，形成氬等離子體(含Ar，Ar+，e-)。
使用該掃描式離子槍對一塊銅制薄膜樣本(厚度50)進(jìn)行蝕刻，該樣本用有圖樣的鋁箔包裹。將樣本固定后進(jìn)行蝕刻，蝕刻的相關(guān)參數(shù)分別為氬氣壓強(qiáng)＝96毫托，激發(fā)電壓＝350伏，加速電壓＝300伏，會(huì)聚磁場60高斯。在上述設(shè)置下蝕刻持續(xù)5分鐘。蝕刻的效果最終可從被蝕刻區(qū)域厚度變化導(dǎo)致的顏色可以看出蝕刻均勻、圖樣邊界清晰，肉眼可辨別的面積約為5cm2?？梢缘贸觯景l(fā)明掃描式離子槍具有能實(shí)現(xiàn)大面積的均勻的薄膜蝕刻的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種掃描式離子槍，包括放電室，置于放電室內(nèi)的柵極組件以及圍繞放電室的會(huì)聚磁場裝置，其中，柵極組件由中心均有圓孔的源極、柵極和加速極構(gòu)成，會(huì)聚磁場覆蓋源極和柵極，其特征在于放電室的位于加速極一側(cè)的端口設(shè)有掃描磁場裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種掃描式離子槍，其特征在于所述放電室為石英管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種掃描式離子槍，其特征在于所述會(huì)聚磁場裝置由套在石英管外的螺旋管構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種掃描式離子槍，其特征在于所述掃描磁場裝置由兩對呈十字狀的線圈構(gòu)成并由金屬環(huán)固定在石英管口。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種掃描式離子槍，包括放電室，置于放電室內(nèi)的柵極組件以及圍繞放電室的會(huì)聚磁場裝置，其中，柵極組件由中心均有圓孔的源極、柵極和加速極絕緣構(gòu)成，會(huì)聚磁場覆蓋源極和柵極，其特征在于放電室的位于加速極一側(cè)的端口設(shè)有掃描磁場裝置。該掃描式離子槍通過磁場裝置使將離子束在X－Y方向上掃描的方式，實(shí)現(xiàn)了大面積的均勻的薄膜蝕刻。并且具有結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01L21/02GK1828817SQ20061002480
公開日2006年9月6日 申請日期2006年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月17日
發(fā)明者劉陽旸 申請人:上海市七寶中學(xué)