CN102101642B - 一种纳米制造系统 - Google Patents

Abstract

一种纳米制造系统，包括原子粒子产生系统，原子粒子产生系统与气源连通，原子粒子产生系统与原子输运系统相连，原子输运系统与真空工作室相连，真空工作室内设置有纳米孔阵列掩模板，纳米孔阵列掩模板边缘上方为光学对准系统，下方为纳米级电子对准系统，纳米孔阵列掩模板下方设置有铺设有衬底材料；气源进入原子粒子产生系统获得能量与动量后产生原子粒子，原子粒子进入真空工作室，支架调节控制系统实现纳米孔阵列掩模板与衬底材料的相对运动，实现掩模功能与纳米图形加工；本发明具有控制精度高、加工尺度小、对衬底材料损伤小、电学影响小、系统结构相对简单、功能材料多样以及结构图形化方便的特点。

Description

一种纳米制造系统

技术领域

本发明属于纳米加工及制造技术领域，具体涉及利用硅纳米孔阵列作为移动掩模并采用级联对准的一种纳米制造系统。

背景技术

自集成电路发明以来，发展新型面向集成电路的微纳米平面加工技术一直是科学界重要的研究课题与目标。从1.8um到90nm、45nm以至目前实际中得到应用的32nm工艺技术，集成电路微纳米平面加工技术经历了不断挑战，从传统光刻到浸没式光刻，再到电子束光刻，科学家及工程师们克服了许多的困难，但目前在到达10nm左右工艺以前，仍然有22nm、14nm等技术阶段需要跨越，传统浸没式光刻已经很难发挥批量生产的作用，极紫外光刻以及电子束光刻仍然面临着一些技术与成本的问题，距离实用阶段还有一段距离。另外随着人们对新产品功能要求的不断提高，将信息的获取、处理、以及发送和接受单元进行集成的需求也在不断提升，做为半导体工业的必然趋势之一，此种需求也为新型纳米级加工设备提出了更高的要求。除此之外，随着技术的不断发展和人们需求的不断扩展，诸如量子超导计算、量子通讯、生物芯片等技术的不断出现，都对先进的纳米级加工设备提供了更大的发展空间以及更大的技术挑战。

采用各种粒子束包括光子、离子、电子、原子进行材料的加工或者图形化是现代微纳米加工的基本思路。但传统的紫外光学光刻面临进入深纳米级后波长衍射极限的问题，电子束曝光目前正在进入商业化阶段，但从其复杂度、批量化、以及电子发射造成的分辨率减小等方面仍然面临挑战，同样高能离子束也存在诸如荷电效应、离子植入、高能损伤等问题。而原子粒子束加工技术由于其德布罗意波的波长尺度以及损伤及电学影响小等优点，是很有前景的纳米加工技术，但由于原子粒子准直和控制较为困难，也很难获得突破。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供利用硅纳米孔阵列作为移动掩模并采用级联对准的一种纳米制造系统，该系统利用原子粒子为加工介质，通过纳米孔阵列掩模板对衬底材料进行加工，同时采用光学与电学级联对准的方法实现高精度对准，具有控制精度高、加工尺度小、对衬底材料损伤小、电学影响小、系统结构相对简单、功能材料多样以及结构图形化方便的特点。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种纳米制造系统，包括原子粒子产生系统3，原子粒子产生系统3通过阀门2与气源1连通，原子粒子产生系统3与原子输运系统4相连通，原子输运系统4与真空工作室7相连通，真空工作室7置于稳定工作台18上，真空工作室7内设置有放置纳米孔阵列掩模板16的升降及二维图形扫描支架15，纳米孔阵列掩模板16边缘上方为光学对准系统8，纳米孔阵列掩模板16下方为纳米级电子对准系统17，纳米孔阵列掩模板16下方还设置有用于铺设衬底材料14的衬底多维调整支架9。

所述的原子粒子产生系统3与RF馈电及原子粒子产生控制系统5相连。

所述的衬底多维调整支架9及升降及二维图形扫描支架15的驱动端均与真空工作室7外的支架控制系统13的控制端相连。

所述的光学对准系统8与纳米级电学光学对准系统17组成级联对准系统与对准及PC显示系统10的控制端相连。

所述的真空工作室7的一侧设置有阀门11，阀门11与真空泵12相连接。

本发明利用气源1作为原子粒子源，通过阀门2进入原子粒子产生系统3获得能量与动量后产生原子粒子6，所产生的原子粒子6通过原子输运系统4进入真空工作室7，支架调节控制系统13控制衬底多维调整支架9或升降及二维图形扫描支架15实现纳米孔阵列掩模板16与衬底材料14的相对运动，实现掩模功能。原子粒子6通过纳米孔阵列掩模板16对衬底材料15进行加工，实现纳米图形加工。

本发明具有控制精度高、加工尺度小、对衬底材料损伤小、电学影响小、系统结构相对简单、功能材料多样以及结构图形化方便的特点。

附图说明

附图为本发明的系统结构原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作进一步详细说明。

参见附图，一种纳米制造系统，包括原子粒子产生系统3，原子粒子产生系统3通过阀门2与气源1连通，组成原子粒子产生部分；原子粒子产生系统3与原子输运系统4相连通，原子输运系统4与真空工作室7相连通，真空工作室7置于稳定工作台18上，真空工作室7内设置有升降及二维图形扫描支架15，升降及二维图形扫描支架15上端设置有纳米孔阵列掩模板16，纳米孔阵列掩模板16边缘上方一段距离为光学对准系统8，纳米孔阵列掩模板16下方为纳米级电子对准系统17，纳米孔阵列掩模板16下方一段距离还设置有衬底多维调整支架9，衬底多维调整支架9上铺设有衬底材料14。

所述的原子粒子产生系统3与RF馈电及原子粒子产生控制系统5相连，实现RF馈电及原子粒子产生的控制。

所述的衬底多维调整支架9及升降及二维图形扫描支架15的驱动端，均与真空工作室7外的支架控制系统13的控制端相连，支架控制系统13控制衬底多维调整支架9或升降及二维图形扫描支架15，实现纳米孔阵列掩膜板16与衬底材料14的相对运动，实现掩模功能。

所述的光学对准系统8与纳米级电学光学对准系统17组成级联对准系统与对准及PC显示系统10的控制端相连，对准及PC显示系统10控制光学对准系统8，实现光学粗对准；对准及PC显示系统10控制纳米级电学光学对准系统17，实现精对准。

所述的真空工作室7的一侧设置有阀门11，阀门11与真空泵12相连接，真空工作室7由阀门11，真空泵12实现真空。

本发明的工作原理是：

气源1作为原子粒子源，由气源1提供的气体通过阀门2进入原子粒子产生系统3，在原子粒子产生系统3中获得特定的能量和动量后产生中性或激发态或低能带电原子粒子6。所产生的原子粒子6通过输运系统4进入真空工作室7，支架控制系统13控制衬底多维调整支架9或升降及二维图形扫描支架15实现纳米孔阵列掩膜板16与衬底材料14的相对运动，实现掩模功能。原子粒子6通过纳米孔阵列掩模板16与衬底材料14相互作用，对衬底材料14进行加工，实现纳米图形加工。在进行掩模之前，对准及PC显示系统10控制光学对准系统8并观察，实现掩模板16与衬底材料14的光学粗对准，然后通过对准及PC显示系统10控制纳米级电学光学对准系统17实现精对准。系统中通过RF馈电及原子粒子产生控制系统5实现RF馈电及原子粒子产生的控制。

图中：1为气源、2为阀门、3为原子粒子产生系统、4为原子输运系统、5为RF馈电及原子粒子产生控制系统、6为原子粒子、7为真空工作室、8为光学对准系统、9为衬底多维调整支架、10为对准及PC显示系统、11为阀门、12为真空泵、13为支架控制系统、14为衬底材料、15为升降及二维图形扫描支架、16为纳米孔阵列掩模板、17为纳米级电学光学对准系统、18为稳定工作台。

Claims (4)

1.一种纳米制造系统，其特征在于，包括原子粒子产生系统（3），原子粒子产生系统（3）通过阀门（2）与气源（1）连通，原子粒子产生系统（3）与原子输运系统（4）相连通，原子输运系统（4）与真空工作室（7）相连通，真空工作室（7）内设置有放置纳米孔阵列掩模板（16）的升降及二维图形扫描支架（15），纳米孔阵列掩模板（16）边缘上方为光学对准系统（8），纳米孔阵列掩模板（16）下方为纳米级电学光学对准系统（17）,纳米孔阵列掩模板（16）下方还设置有用于铺设衬底材料（14）的衬底多维调整支架（9）；

所述的光学对准系统（8）与纳米级电学光学对准系统（17）组成级联对准系统与对准及PC显示系统（10）的控制端相连。

2.根据权利要求1所述的一种纳米制造系统，其特征在于，所述的原子粒子产生系统（3）与RF馈电及原子粒子产生控制系统（5）相连。

3.根据权利要求1所述的一种纳米制造系统，其特征在于，所述的衬底多维调整支架（9）及升降及二维图形扫描支架（15）的驱动端，均与真空工作室（7）外的支架控制系统（13）的控制端相连。

4.根据权利要求1所述的一种纳米制造系统，其特征在于，所述的真空工作室（7）的一侧设置有阀门（11），阀门（11）与真空泵（12）相连接。

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