[发明专利]利用电子束的“结构化”能量传输方法

说明书

技术领域

本发明关于一种“结构化”(structured)能量传输方法，该方法在短时间内用电子束把能量传输到物体的表面，该表面最好是平坦的表面，该物体的例子如金属材料、半导体材料、介电(dielektrisch)材料或其组合制成的部件、板或条带，将电子束传输到表面限定的元件中，利用材料的物理或化学反应配合电子束的能量传输来设定可利用的加工效果。较佳的应用领域是，在任意长度的条形物体上做“结构化”，在面上做出各种凹凸或透光或遮光的光学“结构”，形成数目限定的重复“结构”元件，它们呈矩阵式排列成行与列。

背景技术

一般，人们知道多种利用电子束来加工材料或改变材料性质的方法。要产生表面“结构”，主要利用探头(Sonden)与光罩(Masken)方法。

探头方法的特色是利用一道聚焦的电子束，该电子束依据所要产生的“结构”元件，通过公知的程式化的光束偏转而作用在该物体上。将能量先后传输到这些“结构”元件内的不同表面点。这种方法的应用极其灵活。但其缺点为：所产生的“结构”元件的侧向尺寸(Ausdehnung)不可能小于电子束的焦点直径。而且往往也不可能调到能符合“结构”元件内每单位面积所要传输的能量强度均匀度的高要求。在这种情况下，可能改善均匀度的方法是，通过改变光电聚焦条件来减少焦点直径而进行改善，但这种方法存在一不良的结果，即：可用电子束的偏转幅度变小了。因此，要加工较大面积，就要费时地以机械方式移动物体，例如用分步重复(Step-and-Repeat)技术。探头方法应用的局限尤其在于把大面积用密布的小“结构”元件做“结构化”的场合。在这种情况下，电子束的偏转速度在技术上受到限制，从而使特定目的的加工期间一直延长到使用此加工方法效率不高的范围。此外，当使用热加工效应时，用探头方法往往不能达到充分同时地将能量传输到整个“结构面”的要求。

按照光罩方法的“结构化”能量传输采用目的各异的各种变更方式－－主要是电子束光刻蚀术(Lithographie)。在电子束光刻蚀术中，一个模(Schablone)被电子束照射，形成凹洞形式的“结构”元件的光电图形有某些意义。在公知技术中还有组合技术，其特点是包含该“结构”元件的模的光电图形以及将该“结构”元件设置在物体上，这种设置由附加的电子束偏转来决定。这种方法的缺点是装置成本高，且短时内所能传输的能量密度很小。因此，这种方法实际上只用于电子束光刻蚀以产生微米及亚微米(Submicrometer)范围的潜在(latent)“结构”。

本发明的目的在于提供一种利用电子束的“结构化”能量传输方法，以将电子束以“结构化”能量传输方式(即，使电子束能量通过一“结构化”的面)传到一物体表面，此方法能克服公知方法所受的限制。此方法可用电子束将“结构”元件[即使是最小面积区域，例如图元(Pixel)]以一定的排列确定地形成于该物体上，以便在此区域达到一定的加工效果。尤其是，此方法可相对于规则排列的数目限定的不同“结构”元件而对所传输的能量密度作一定的变化。可实现产量高且品质好的非热方式及热方式的加工效果。

发明内容

本发明的解决方案主要在于：用已有方式使一道电子束沿一方向－－振动方向x－－依照一种周期性偏转函数做高频来回振动偏转，且近乎垂直于振动方向－－沿偏转方向y－－利用电子束偏转而经由一光罩的凹洞(通孔)作用于一物体[此物体位在光罩下方沿振动方向x移动，与光罩不接触]的表面上。物体的运动方向平行于振动方向。与此物体的运动速度相比，电子束沿偏转方向的运动速度很高。如此，传输到该物体受照表面区域(这些区域的范围由光罩中凹洞的侧向尺寸定出)的能量分成数个分量，这些分量由周期性偏转函数的频率、光束沿偏转方向偏转的速度、光罩面中的光束直径以及光罩凹洞的侧向尺寸这些因素决定。如果对于能量密度的均匀度有高度要求，则以上前三个有影响力的变量须用现有方式互相配合设定。大多数情况下，在至少一个结构元件内需有恒定的能量密度，在此情形中，对于该周期性电子束偏转，宜采用一种现有的三角函数。