專利名稱：陣列式電子束蝕刻裝置及蝕刻方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種蝕刻機構，特別涉及一種具有陰極電子發(fā)射源的 蝕刻裝置。
背景技術：
目前的電子束蝕刻加工技術，是利用電子束高速撞擊于待蝕刻的 基材上，同時將電子束所產(chǎn)生的動能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽赃M行蝕刻或工件 加工。
如圖1所示，當前的電子束蝕刻加工裝置(electron beam lithography)的基本原理為利用CRT方式，在真空環(huán)境下，由陰極電 子發(fā)射源產(chǎn)生電子束后，利用外部提供的數(shù)十至數(shù)百KV的高低電位 差加速電子束的速度，以進行蝕刻，其中該陰極電子發(fā)射源利用熱電 子源來熱激發(fā)單一陰極電子發(fā)射源，所產(chǎn)生的電子束通過陽極后，利 用復雜的收斂電極結構將電子束收斂，再由電磁偏向線圈引導至預設 位置，以高速的聚焦電子束撞擊特定區(qū)域，同時在特定區(qū)域中電子束 以動能轉(zhuǎn)換熱能的形式形成局部高溫，破壞該位置的材料，從而進行 光刻或圖樣化蝕刻作用，如圖2的電子束鉆孔操作示意流程所示。另 外，為了使被蝕刻的工件產(chǎn)生圖樣化，還設置有偏向線圏以使電子束 產(chǎn)生偏移，或利用X-Y平臺的二維位移來實現(xiàn)偏移。
然而電子束蝕刻技術是一種高精密的加工技術，因此所要求的精 密度標準也較高。傳統(tǒng)的電子束蝕刻加工裝置是利用熱電子發(fā)射源(如 鵠燈絲)以熱驅(qū)動方式來產(chǎn)生電子束，此類的熱電子發(fā)射源除了需要 較高的電能來汲引電子外， 一旦熱電子發(fā)射源出現(xiàn)損壞的情況，其上 被損害的組件無法單獨更換，而是必須將該熱電子發(fā)射源裝置全部更 新，同時設備中正在進行蝕刻的物料也需要被廢棄，以新的物料重新 再來進行蝕刻工藝，這樣，除了造成工藝上的不便性外，還增加了制
造成本上的負擔。
近年來， 一種新的碳納米管材料已經(jīng)作為電子發(fā)射源被成熟應用 于場發(fā)射電子發(fā)射源上，其可以在真空環(huán)境下直接通過電壓差汲取電 子產(chǎn)生電子束。由于碳納米管電子發(fā)射源無需使用熱驅(qū)動來引發(fā)電子， 因此所需要的電場能量大幅下降，同時該材料所產(chǎn)生的電子效率極高， 已經(jīng)可以滿足各種需要電子發(fā)射源的應用裝置的要求，而且碳納米管
電子發(fā)射源還可進一步制作成矩陣式陣列結構，從而對現(xiàn)有的電子束 蝕刻加工裝置進行更進一步的改良。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術中的缺點，本發(fā)明的主要目的在于提供一種以 碳納米管材料作為陰極電子發(fā)射源的陣列式電子束蝕刻裝置及蝕刻方 法，由此利用了碳納米管材料的可置換性及制作成本較低的優(yōu)點，同 時提供蝕刻品質(zhì)更加優(yōu)良的電子束蝕刻裝置。
一種具有碳納米管電子發(fā)射源的陣列式電子束蝕刻裝置及蝕刻方 法，該裝置的結構主要包括真空腔體、陰極板、陽極板及驅(qū)動單元， 其中該陰極板及陽極板均設置于真空腔體中，該陰極板上具有多個獨 立構成的陰極單元，陽極板與陰極板對應平行設置，該陽極板用于設 置待進行蝕刻的基材，最后驅(qū)動單元與陽極板及陰極板上的各陰極單 元電連接，各獨立的陰極單元通過驅(qū)動單元所提供的電場產(chǎn)生電子束 以進行蝕刻，由此使得蝕刻工藝的精密度增加，同時具有該陰極單元 可替換的優(yōu)勢。


圖l是現(xiàn)有電子束蝕刻加工裝置結構的剖視示意圖2是現(xiàn)有的電子束蝕刻流程示意圖3是本發(fā)明的電子束蝕刻裝置的結構剖視圖4是本發(fā)明的操作示意放大圖。
附圖中，各標號所代表的部件列表如下
真空腔體1 上蓋11
陰極板2
陰極電子發(fā)射源211
陰極單元21 陰才及電4及212
陽極板3 支撐體5 固定箝7
驅(qū)動單元4 蝕刻把材6 真空泵8
電子束30
具體實施例方式
圖3是本發(fā)明的電子束蝕刻裝置的結構剖視圖，可以看出，本實 施例的裝置結構主要包括真空腔體1、陰極板2、陽極板3及驅(qū)動單元 4,其中陰極板2和陽極板3均設置于真空腔體1內(nèi)，在本實施例中陰 極板2為玻璃材質(zhì)，其上設有多個各自獨立的陰極單元21，陰極單元 21包括陰極電子發(fā)射源211和陰極電極212，陰極電子發(fā)射源211由 碳納米管材質(zhì)構成，且多個陰極單元21在陰極板2上呈陣列式排列。 陽極板3與陰極板2平4亍相互對應以形成一種二極結構，且在陰才及板 2及陽極板3之間間隔的兩端分別設置有絕緣支撐體5，支撐體5被設 置為使得陰極板2和陽極板3之間保持均勻間隔，從而使陰極板2及 陽極板3間所產(chǎn)生的電場均勻。在本實施例中，陽極板3包括待進行 蝕刻的基板，如圖3中設置于支撐體5上方的待蝕刻基板，基板為一 種具有導體特性的材質(zhì)，同時可在基板待蝕刻的表面設置蝕刻靶材6，
以限定待蝕刻區(qū)域，并控制電子束蝕刻的位置及深淺。在陰極板2及 陽極板3兩端外側(cè)設置有固定箝7，從而固定陰極板2及陽極板3間 的位置以防止偏移。
繼續(xù)參閱圖3,驅(qū)動單元4設置于真空腔體l之外，且驅(qū)動單元4 同時與陽極板3和設置于陰極板2上的各陰極單元21電連接，使各陰 極單元21成為獨立且可受控制的發(fā)射單元，由驅(qū)動單元4提供高低電 位差，從而使陰極板2和陽極板3之間形成電場，并使陰極單元21 的電子發(fā)射源211產(chǎn)生電子束30 (如圖4所示)。另外，真空腔體l 的上方具有可打開的上蓋11,而真空腔體1的外部連接有真空泵8, 用以在進行蝕刻時使真空腔體1內(nèi)部保持真空狀態(tài)。
圖4為本發(fā)明的操作示意放大圖，將待進行蝕刻工藝的基材置入 真空腔體1后，將其與驅(qū)動單元4電連接而形成陽極板3的一部分， 再通過設置于腔體1外的真空泵8使腔體1內(nèi)保持所需的真空度，然 后利用電于束30進行蝕刻；而設置于陰極板2上的多個陰極單元21 分別受設于外部的驅(qū)動單元4控制，并由驅(qū)動單元4提供高低電位差 而使陰極板2與陽極板3中的基板之間產(chǎn)生電場，以使得陰極單元21 的陰極電子發(fā)射源211產(chǎn)生電子而形成電子束30，對所對應的、其內(nèi) 側(cè)設置有蝕刻靶材6的基板進行蝕刻，同時通過驅(qū)動單元4的控制來 限制各獨立的電子發(fā)射源211的狀態(tài)以形成圖樣，并通過驅(qū)動單元4 所提供的高低電位差來控制電子束30的蝕刻深度，最終在基板材料上 形成蝕刻圖樣。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非因此即限制本發(fā)明的專 利范圍，凡是在本發(fā)明特征范圍內(nèi)所作的其它等效變化或修飾，均應 包括在本發(fā)明的專利范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種陣列式電子束蝕刻裝置，包括真空腔體；陰極板，其設置于所述真空腔體中，所述陰極板上設有多個各自獨立的陰極單元；陽極板，其設置于所述真空腔體中，且與所述陰極板對應平行設置，所述陽極板包括基板和蝕刻靶材，所述蝕刻靶材設置于所述基板內(nèi)側(cè)；驅(qū)動單元，其設置于所述真空腔體之外，且與所述陰極板上的各陰極單元及所述陽極板電連接。
2. 如權利要求1所述的陣列式電子束蝕刻裝置，其中所述真空腔 體上設有上蓋。
3. 如權利要求1所述的陣列式電子束蝕刻裝置，其中所述真空腔 體連接有真空泵。
4. 如權利要求1所述的陣列式電子束蝕刻裝置，其中所述陰極單 元包括陰極電子發(fā)射源，所述陰極電子發(fā)射源與陰極電極相互連接。
5. 如權利要求4所述的陣列式電子束蝕刻裝置，其中所述陰極電 子發(fā)射源為碳納米管材質(zhì)。
6. 如權利要求4所述的陣列式電子束蝕刻裝置，其中所述多個陰 極單元呈陣列式排列。
7. 如權利要求1所述的陣列式電子束蝕刻裝置，其中所述基板為 具有導體特性的材料。
8. 如權利要求1所述的陣列式電子束蝕刻裝置，其中所述陰極板 與所述陽極板的兩端分別設有支撐體。
9. 如權利要求8所述的陣列式電子束蝕刻裝置，其中所述支撐體 為絕緣體。
10. 如權利要求1所述的陣列式電子束蝕刻裝置，其中所述陰極 板與陽極板的兩端外側(cè)設置有固定箝。
11. 一種陣列式電子束蝕刻的方法，包括下列步驟 提供固定的陽極蝕刻靶材；提供與所述陽極蝕刻靶材相對應的陰極板，其上具有多個可受控 制的陰極電子發(fā)射源；以對所述區(qū)域產(chǎn)生蝕刻作用
全文摘要
一種具有碳納米管電子發(fā)射源的陣列式電子束蝕刻裝置及蝕刻方法，該裝置的結構主要包括真空腔體、陰極板、陽極板及驅(qū)動單元，其中該陰極板及陽極板均設置于真空腔體中，該陰極板上具有多個獨立構成的陰極單元，陽極板與陰極板對應平行設置，該陽極板用于設置待進行蝕刻的基材，最后驅(qū)動單元與陽極板及陰極板上的各陰極單元電連接，各獨立的陰極單元通過驅(qū)動單元所提供的電場產(chǎn)生電子束以進行蝕刻，由此使得蝕刻工藝的精密度增加，同時具有該陰極單元可替換的優(yōu)勢。
文檔編號C23F4/00GK101110346SQ20061009924
公開日2008年1月23日 申請日期2006年7月21日 優(yōu)先權日2006年7月21日
發(fā)明者詹德鳳, 鄭奎文, 鄭正元 申請人:東元電機股份有限公司