[发明专利]电子束－离子束微纳米加工组合系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电子束-离子束微纳米加工组合系统，是将离子枪通过法兰安装在电子束反应室上，实现电子束、离子束分别垂直于样品台。

背景技术

随着生产力水平的不断提高，能源问题成为人类面临的主要挑战，产品的微型化是解决能源危机的手段之一，因此纳米科技成为目前国际上的研究热点。纳米科技研究纳米领域的表面材料科学及其应用，不仅包含以观测、分析和研究为主线的基础学科，还包括以纳米工程与加工学为主线的技术科学，所以，纳米科技是一个前沿基础学科和高技术融为一体的完整体系。它包括纳米制造技术、纳米测量学、纳米体系物理学、纳米化学、纳米生物学、纳米材料学、纳米电子学和纳米摩擦学等分支学科，其中，纳米制造技术和纳米测量学是当前纳米科学研究的基础，在纳米科技中起着举足轻重的作用。纳米制造技术作为纳米技术的中心之一，是糅合其它各种学科的基本“艺术”，是当前纳米科学研究的基础-它不仅为纳米科学各个领域的研究和拓展提供强有力的手段，而且是未来纳米产业的支柱，是衡量纳米科技发展的重要标志。而纳米测量学涉及纳米尺度的评价以及成份、微结构和物性的纳米级测量，对于涉及纳米材料和纳米器件的纳米制造技术而言，表征和测量是必不可少的一环。

纳米制造的方法涵盖了机械加工、化学刻蚀、能量束加工、复合加工和扫描隧道显微技术加工等，因为纳米级加工中需要切断原子间的结合，需要很大的能量密度，约为10⁵～10¹¹J/cm³或者10^-21～10^-16J/原子。传统的切削磨削加工消耗的能量密度较小，实际上是利用原子、分子或晶体间连接处的缺陷进行加工的，无法切断原子间的结合，因此直接利用光子、电子、离子等基本能子的加工，必然是纳米制造技术的主要方向和主要方法。随着人们对纳米科技研究的深入，纳米制造技术得到了很快的发展，加工精度不断提高，可以通过机加工的自上到下技术到纳米尺度，也可以通过利用分子和生物系统的由下到上技术来实现，但是缺乏将自上到下技术和由下到上技术结合的途径。发展纳米测量科学有两个重要途径：一是创造新的纳米测量技术，建立新原理、新方法；二是对常规技术进行改造，使它们能适应纳米测量的需要。前者近年来发展较快，1984年Binning和Rohrer首先研制成功扫描隧道显微镜(STM)，为人类在纳米级乃至原子级水平上研究物质的表面原子、分子的几何结构及与电子行为有关的物理、化学性质开辟了新的途径，在此基础上建立的扫描探针技术成为纳米测量的核心技术。扫描探针技术的主要分析手段有透射电子显微镜(TEM)和扫描型透射电子显微镜(STEM)和原子力显微镜(AFM)等，目前已日趋成熟，但是TEM和STEM样品制备的复杂性和费时性限制了扫描探针测量技术的进一步发展。

聚焦离子束技术是一种集形貌观测、定位制样、成份分析、薄膜淀积和无掩模刻蚀各过程于一身的新型微纳加工技术，而且离子束工艺和半导体工艺的兼容性能够把这两种技术结合起来，它大大提高了微电子工业上材料、工艺、器件分析及修补的精度和速度，目前已经成为微电子技术领域必不可少的关键技术之一。然而，聚焦离子束系统在完成大束流加工和小束流观察形貌的过程中需要不停地变换束流强度，为了保证加工的精度每次变换后应校准离子束的性能。这不仅对设备的稳定性提出了更高的要求，而且增加了对样品的损伤。

发明内容

本发明的目的是提供一种电子束-离子束微纳米加工组合系统，该微纳米加工组合系统是一套具备实时监测功能的新型微纳加工设备，聚焦离子束实现对样品在微米、纳米尺度的加工，高分辨率的电子束扫描像用于样品的显微观察和检测。

本发明是一种电子束-离子束微纳米加工组合系统，包括有法兰(4)、扫描电子显微镜(1)、聚焦离子束装置(2)、计算机(3)，计算机(3)为扫描电子显微镜(1)的一部分，法兰(4)安装在扫描电子显微镜(1)的反应室(1a)的斜面(1b)上，聚焦离子束装置(2)的离子枪(21)安装在法兰(4)的通孔(401)中。