專利名稱：一種納米制造系統的制作方法
技術領域：
本發明屬于納米加工及制造技術領域，具體涉及利用硅納米孔陣列作為移動掩模 并采用級聯對準的一種納米制造系統。
背景技術：
自集成電路發明以來，發展新型面向集成電路的微納米平面加工技術一直是科學 界重要的研究課題與目標。從1. Sum到90nm、45nm以至目前實際中得到應用的32nm工藝 技術，集成電路微納米平面加工技術經歷了不斷挑戰，從傳統光刻到浸沒式光刻，再到電子 束光刻，科學家及工程師們克服了許多的困難，但目前在到達IOnm左右工藝以前，仍然有 22nm、14nm等技術階段需要跨越，傳統浸沒式光刻已經很難發揮批量生產的作用，極紫外光 刻以及電子束光刻仍然面臨著一些技術與成本的問題，距離實用階段還有一段距離。另外 隨著人們對新產品功能要求的不斷提高，將信息的獲取、處理、以及發送和接受單元進行集 成的需求也在不斷提升，做為半導體工業的必然趨勢之一，此種需求也為新型納米級加工 設備提出了更高的要求。除此之外，隨著技術的不斷發展和人們需求的不斷擴展，諸如量子 超導計算、量子通訊、生物芯片等技術的不斷出現，都對先進的納米級加工設備提供了更大 的發展空間以及更大的技術挑戰。采用各種粒子束包括光子、離子、電子、原子進行材料的加工或者圖形化是現代微 納米加工的基本思路。但傳統的紫外光學光刻面臨進入深納米級后波長衍射極限的問題， 電子束曝光目前正在進入商業化階段，但從其復雜度、批量化、以及電子發射造成的分辨率 減小等方面仍然面臨挑戰，同樣高能離子束也存在諸如荷電效應、離子植入、高能損傷等問 題。而原子粒子束加工技術由于其德布羅意波的波長尺度以及損傷及電學影響小等優點， 是很有前景的納米加工技術，但由于原子粒子準直和控制較為困難，也很難獲得突破。
發明內容
為了克服上述現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供利用硅納米孔陣列作為 移動掩模并采用級聯對準的一種納米制造系統，該系統利用原子粒子為加工介質，通過納 米孔陣列掩模板對襯底材料進行加工，同時采用光學與電學級聯對準的方法實現高精度對 準，具有控制精度高、加工尺度小、對襯底材料損傷小、電學影響小、系統結構相對簡單、功 能材料多樣以及結構圖形化方便的特點。為了達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的一種納米制造系統，包括原子粒子產生系統3，原子粒子產生系統3通過閥門2與 氣源1連通，原子粒子產生系統3與原子輸運系統4相連通，原子輸運系統4與真空工作室 7相連通，真空工作室7置于穩定工作臺18上，真空工作室7內設置有放置納米孔陣列掩模 板16的升降及二維圖形掃描支架15，納米孔陣列掩模板16邊緣上方為光學對準系統8，納 米孔陣列掩模板16下方為納米級電子對準系統17，納米孔陣列掩模板16下方還設置有用 于鋪設襯底材料14的襯底多維調整支架9。
所述的原子粒子產生系統3與RF饋電及原子粒子產生控制系統5相連。所述的襯底多維調整支架9及升降及二維圖形掃描支架15的驅動端均與真空工 作室7外的支架控制系統13的控制端相連。所述的光學對準系統8與納米級電學光學對準系統17組成級聯對準系統與對準 及PC顯示系統10的控制端相連。所述的真空工作室7的一側設置有閥門11，閥門11與真空泵12相連接。本發明利用氣源1作為原子粒子源，通過閥門2進入原子粒子產生系統3獲得能 量與動量后產生原子粒子6，所產生的原子粒子6通過原子輸運系統4進入真空工作室7， 支架調節控制系統13控制襯底多維調整支架9或升降及二維圖形掃描支架15實現納米孔 陣列掩模板16與襯底材料14的相對運動，實現掩模功能。原子粒子6通過納米孔陣列掩 模板16對襯底材料15進行加工，實現納米圖形加工。本發明具有控制精度高、加工尺度小、對襯底材料損傷小、電學影響小、系統結構 相對簡單、功能材料多樣以及結構圖形化方便的特點。
附圖為本發明的系統結構原理圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的結構原理和工作原理作進一步詳細說明。參見附圖，一種納米制造系統，包括原子粒子產生系統3，原子粒子產生系統3通 過閥門2與氣源1連通，組成原子粒子產生部分；原子粒子產生系統3與原子輸運系統4相 連通，原子輸運系統4與真空工作室7相連通，真空工作室7置于穩定工作臺18上，真空工 作室7內設置有升降及二維圖形掃描支架15，升降及二維圖形掃描支架15上端設置有納米 孔陣列掩模板16，納米孔陣列掩模板16邊緣上方一段距離為光學對準系統8，納米孔陣列 掩模板16下方為納米級電子對準系統17，納米孔陣列掩模板16下方一段距離還設置有襯 底多維調整支架9，襯底多維調整支架9上鋪設有襯底材料14。所述的原子粒子產生系統3與RF饋電及原子粒子產生控制系統5相連，實現RF 饋電及原子粒子產生的控制。所述的襯底多維調整支架9及升降及二維圖形掃描支架15的驅動端，均與真空工 作室7外的支架控制系統13的控制端相連，支架控制系統13控制襯底多維調整支架9或 升降及二維圖形掃描支架15，實現納米孔陣列掩膜板16與襯底材料14的相對運動，實現掩 模功能。所述的光學對準系統8與納米級電學光學對準系統17組成級聯對準系統與對準 及PC顯示系統10的控制端相連，對準及PC顯示系統10控制光學對準系統8，實現光學粗 對準；對準及PC顯示系統10控制納米級電學光學對準系統17，實現精對準。所述的真空工作室7的一側設置有閥門11，閥門11與真空泵12相連接，真空工作 室7由閥門11，真空泵12實現真空。本發明的工作原理是氣源1作為原子粒子源，由氣源1提供的氣體通過閥門2進入原子粒子產生系統3，在原子粒子產生系統3中獲得特定的能量和動量后產生中性或激發態或低能帶電原子 粒子6。所產生的原子粒子6通過輸運系統4進入真空工作室7，支架控制系統13控制襯 底多維調整支架9或升降及二維圖形掃描支架15實現納米孔陣列掩膜板16與襯底材料14 的相對運動，實現掩模功能。原子粒子6通過納米孔陣列掩模板16與襯底材料14相互作 用，對襯底材料14進行加工，實現納米圖形加工。在進行掩模之前，對準及PC顯示系統10 控制光學對準系統8并觀察，實現掩模板16與襯底材料14的光學粗對準，然后通過對準及 PC顯示系統10控制納米級電學光學對準系統17實現精對準。系統中通過RF饋電及原子 粒子產生控制系統5實現RF饋電及原子粒子產生的控制。 圖中1為氣源、2為閥門、3為原子粒子產生系統、4為原子輸運系統、5為RF饋電 及原子粒子產生控制系統、6為原子粒子、7為真空工作室、8為光學對準系統、9為襯底多維 調整支架、10為對準及PC顯示系統、11為閥門、12為真空泵、13為支架控制系統、14為襯底 材料、15為升降及二維圖形掃描支架、16為納米孔陣列掩模板、17為納米級電學光學對準 系統、18為穩定工作臺。
權利要求
1.一種納米制造系統，其特征在于，包括原子粒子產生系統(3)，原子粒子產生系統 (3)通過閥門(2)與氣源(1)連通，原子粒子產生系統(3)與原子輸運系統(4)相連通，原 子輸運系統(4)與真空工作室(7)相連通，真空工作室(7)內設置有放置納米孔陣列掩模 板(16)的升降及二維圖形掃描支架(15)，納米孔陣列掩模板(16)邊緣上方為光學對準系 統(8)，納米孔陣列掩模板(16)下方為納米級電子對準系統(17)，納米孔陣列掩模板(16) 下方還設置有用于鋪設襯底材料(14)的襯底多維調整支架(9)。
2.根據權利要求1所述的一種納米制造系統，其特征在于，所述的原子粒子產生系統 (3)與RF饋電及原子粒子產生控制系統(5)相連。
3.根據權利要求1所述的一種納米制造系統，其特征在于，所述的襯底多維調整支架 (9)及升降及二維圖形掃描支架(15)的驅動端，均與真空工作室(7)外的支架控制系統 (13)的控制端相連。
4.根據權利要求1所述的一種納米制造系統，其特征在于，所述的光學對準系統(8)與 納米級電學光學對準系統(17)組成級聯對準系統與對準及PC顯示系統(10)的控制端相連。
5.根據權利要求1所述的一種納米制造系統，其特征在于，所述的真空工作室(7)的一 側設置有閥門(11)，閥門(11)與真空泵(12)相連接。
全文摘要
一種納米制造系統，包括原子粒子產生系統，原子粒子產生系統與氣源連通，原子粒子產生系統與原子輸運系統相連，原子輸運系統與真空工作室相連，真空工作室內設置有納米孔陣列掩模板，納米孔陣列掩模板邊緣上方為光學對準系統，下方為納米級電子對準系統，納米孔陣列掩模板下方設置有鋪設有襯底材料；氣源進入原子粒子產生系統獲得能量與動量后產生原子粒子，原子粒子進入真空工作室，支架調節控制系統實現納米孔陣列掩模板與襯底材料的相對運動，實現掩模功能與納米圖形加工；本發明具有控制精度高、加工尺度小、對襯底材料損傷小、電學影響小、系統結構相對簡單、功能材料多樣以及結構圖形化方便的特點。
文檔編號B82B3/00GK102101642SQ20111003066
公開日2011年6月22日 申請日期2011年1月28日 優先權日2011年1月28日
發明者劉澤文, 司衛華, 尹明, 秦健 申請人:清華大學