RU2181085C1 - Plant for forming picture on plate surface - Google Patents
Plant for forming picture on plate surface Download PDFInfo
- Publication number
- RU2181085C1 RU2181085C1 RU2001116619/12A RU2001116619A RU2181085C1 RU 2181085 C1 RU2181085 C1 RU 2181085C1 RU 2001116619/12 A RU2001116619/12 A RU 2001116619/12A RU 2001116619 A RU2001116619 A RU 2001116619A RU 2181085 C1 RU2181085 C1 RU 2181085C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- plate
- ion
- electron
- ion beam
- possibility
- Prior art date
Links
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 claims abstract description 37
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 15
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 15
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Substances N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 7
- -1 nitrogen ions Chemical class 0.000 claims description 4
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 4
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 claims description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 2
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 4
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к установкам для формирования на пластинах различных рисунков. The invention relates to installations for forming various patterns on plates.
Известна установка для формирования рисунка на поверхности полупроводниковых пластин ионными пучками, содержащая вакуумную камеру с системой откачки, колонны ионного и электронного пучков, размещенные с рабочей стороны пластины так, что их оси расположены в одной плоскости с нормалью к пластине, находящейся в рабочем положении с обеспечением возможности пересечения в точке на рабочей поверхности пластины, прецизионный стол для пластины, ионный источник с управляемой энергией, детектор вторичных электронов, компьютер с монитором и интерфейсом, выполненные с возможностью обеспечения сканирования ионного пучка по набору площадок посредством перемещения пластины по заданным координатам площадок и получения изображений поверхности пластины во вторичных электронах и обеспечения возможности совмещения растров ионного и электронного пучков на поверхности пластины (RU 2164718, 27.03.2001 - аналог и прототип). A known installation for forming a pattern on the surface of semiconductor wafers with ion beams, containing a vacuum chamber with a pumping system, columns of ion and electron beams placed on the working side of the wafer so that their axes are located in the same plane as the normal to the wafer in working position with the possibility of intersection at a point on the working surface of the plate, a precision table for the plate, an ion source with controlled energy, a secondary electron detector, a computer with a monitor and int interface made with the possibility of scanning the ion beam over a set of sites by moving the plate along the given coordinates of the sites and obtaining images of the surface of the plate in secondary electrons and providing the possibility of combining rasters of ion and electron beams on the surface of the plate (RU 2164718, 03/27/2001 - analogue and prototype )
Недостатком известной установки является ее низкая эффективность при получении рисунков. A disadvantage of the known installation is its low efficiency in obtaining drawings.
Технический результат изобретения состоит в расширении функциональных возможностей установки, связанных с получением когерентных волнообразных наноструктур. The technical result of the invention is to expand the functionality of the installation associated with obtaining coherent wave-like nanostructures.
Достигается это тем, что установка для формирования рисунка выполняется с обеспечением возможности перемещения ионного пучка по поверхности пластины с постоянной скоростью в направлении, параллельном плоскости осей колонн ионного и электронного пучков, а оси колонн ионного и электронного пучков наклонены одна относительно другой. This is achieved by the fact that the installation for forming a pattern is performed with the possibility of moving the ion beam along the surface of the plate at a constant speed in a direction parallel to the plane of the axes of the columns of ion and electron beams, and the axes of the columns of ion and electron beams are tilted relative to each other.
Предпочтительно, чтобы колонна электронного пучка была выполнена с обеспечением возможности получения диаметра электронного пучка до 1 нм. Preferably, the electron beam column is configured to obtain an electron beam diameter of up to 1 nm.
Предпочтительно, чтобы диаметр ионного пучка составлял от 0,5 мкм до 1,5 мкм при энергии ионов 5 кэВ. Preferably, the diameter of the ion beam is from 0.5 μm to 1.5 μm at an ion energy of 5 keV.
Предпочтительно, чтобы установка была выполнена с обеспечением возможности перемещения ионного пучка по поверхности пластины с постоянной скоростью, определяемой зависимостью:
где I - ток пучка ионов, А;
Y - коэффициент распыления кремния ионами азота в расчете на один атом азота;
А - молярная масса кремния, г;
ρ- плотность кремния, г/см3;
L - длина прямолинейного сканирования ионного пучка по поверхности пластины перпендикулярно плоскости чертежа, см;
DF - глубина формирования волнообразной когерентной структуры, см;
NA - число Авогадро, 6,022•1023 моль-1;
е - заряд электрона, 1,6•10-19 Кл.Preferably, the installation was performed with the possibility of moving the ion beam on the surface of the plate with a constant speed, determined by the dependence:
where I is the ion beam current, A;
Y is the coefficient of atomization of silicon by nitrogen ions per one nitrogen atom;
A is the molar mass of silicon, g;
ρ is the density of silicon, g / cm 3 ;
L is the length of the straight scan of the ion beam along the surface of the plate perpendicular to the plane of the drawing, cm;
D F - the depth of formation of a wavy coherent structure, cm;
N A is the Avogadro number, 6.022 • 10 23 mol -1 ;
e - electron charge, 1.6 • 10 -19 C.
Изобретение иллюстрировано графическим материалом, где на чертеже приведена установка для формирования рисунка на поверхности пластин, содержащая вакуумную камеру 1, позволяющую создавать вакуум 10-7 Торр с необходимой системой откачки (на чертеже не показана), дверь вакуумной камеры 2, к которой крепится прецизионный стол для пластины 3, кремниевую пластину 4, источник ионов азота с управляемой энергией 5, колонну ионного пучка 6, колонну электронного пучка 7, детектор вторичных электронов 8, интерфейс 9, компьютер 10, монитор 11.The invention is illustrated by graphic material, where the drawing shows the installation for forming a pattern on the surface of the plates, containing a vacuum chamber 1, which allows you to create a vacuum of 10 -7 Torr with the necessary pumping system (not shown), the door of the vacuum chamber 2, to which the precision table is attached for plate 3, silicon wafer 4, controlled-energy nitrogen ion source 5, ion beam column 6, electron beam column 7, secondary electron detector 8, interface 9, computer 10, monitor 11.
Установка работает следующим образом. Installation works as follows.
Устанавливают пластину 4 на прецизионный стол 3, закрывают дверь 2 в вакуумную камеру 1, включают средства откачки и откачивают вакуумную камеру до рабочего давления 10-7 Торр. В источник ионов 5 типа дуоплазмотрон через систему напуска подают азот для получения потока ионов азота. Задают энергию ионов от 500 эВ до 20 кэВ, ток ионов I и угол облучения пластины пучком ионов азота. Сканируют ионным пучком по прямолинейному отрезку длины L на поверхности пластины, перпендикулярному плоскости чертежа, одновременно со сканированием ионного пучка по отрезку длины L перемещают отрезок сканирования по поверхности пластины 4 перпендикулярно отрезку при помощи системы сканирования колонны ионного пучка 6 или при помощи прецизионного стола 3 с постоянной скоростью V, определяемой зависимостью. Для I=1 мкА; Y=1,3; L=100 мкм; DF=100 нм; ρ=2,3 г/см3, скорость перемещения пучка по поверхности V=77 мкм/с. Для I=1 нА при прочих равных условиях скорость упадет до V=17 нм/с. Заканчивают перемещение пластины, когда массив нанолиний достигнет требуемого размера. Наблюдают изображение массива и контролируют сформированный массив нанолиний при помощи колонны электронного пучка 7, разворачивающей электронный пучок в растр, детектора вторичных электронов 8, интерфейса 9, компьютера 10 с монитором 11, формирующих изображение поверхности пластины во вторичной электронной эмиссии и в совокупности составляющих известное устройство - РЭМ.Set the plate 4 on the precision table 3, close the door 2 to the vacuum chamber 1, turn on the pumping means and pump out the vacuum chamber to a working pressure of 10 -7 Torr. Nitrogen is supplied to the type 5 ion source of the duoplasmotron through an inlet system to produce a stream of nitrogen ions. The ion energy is set from 500 eV to 20 keV, the ion current I and the plate irradiation angle with a nitrogen ion beam. Scan the ion beam along a straight line segment of length L on the surface of the plate perpendicular to the plane of the drawing, while scanning the ion beam along the segment of length L, move the scan segment along the surface of the plate 4 perpendicular to the segment using the scanning system of the ion beam column 6 or using the precision table 3 with a constant velocity V determined by the dependence. For I = 1 μA; Y = 1.3; L = 100 μm; D F = 100 nm; ρ = 2.3 g / cm 3 , the velocity of the beam along the surface V = 77 μm / s. For I = 1 nA, ceteris paribus, the velocity drops to V = 17 nm / s. Finish moving the plate when the array of nanowires reaches the desired size. Observe the image of the array and control the formed array of nanowires using an electron beam column 7, which unfolds the electron beam in a raster, a secondary electron detector 8, an interface 9, a computer 10 with a monitor 11, which form an image of the plate surface in secondary electron emission and together constitute a known device - SEM.
Колонна ионного пучка 6 обеспечивает цифровое управление сканированием ионного пучка по поверхности пластины 4 со связью по постоянному току управляющих сигналов разверток с элементами системы сканирования и с возможностью изменения размера растра и отношения сторон растра. Диаметр ионного пучка должен быть около 1 мкм (от 0,5 мкм до 1,5 мкм) при энергии ионов 5 кэВ. The ion beam column 6 provides digital control of the scanning of the ion beam along the surface of the plate 4 with direct current coupling of the scanning scan signals with elements of the scanning system and with the possibility of changing the size of the raster and the ratio of the sides of the raster. The diameter of the ion beam should be about 1 μm (from 0.5 μm to 1.5 μm) at an ion energy of 5 keV.
Направления Х и Y сканирования ионного пучка должны совпадать с направлениями перемещения прецизионного стола 3. Электронное управление смещением ионного пучка вдоль оси Y должно быть не меньше 100 мкм. Линейность развертки ионного пучка в направлении Y должна быть управляемой. The directions of X and Y scanning of the ion beam should coincide with the directions of movement of the precision table 3. Electronic control of the displacement of the ion beam along the Y axis should be at least 100 μm. The linearity of the sweep of the ion beam in the Y direction should be controllable.
Колонна электронного пучка 7 создает электронный пучок с энергией электронов от 300 эВ до 30 кэВ диаметром до 1 нм. Направления Х и Y сканирования электронного пучка должны совпадать с направлением перемещения прецизионного стола 3. The electron beam column 7 creates an electron beam with an electron energy of 300 eV to 30 keV with a diameter of up to 1 nm. The directions of X and Y scanning of the electron beam should coincide with the direction of movement of the precision table 3.
Электронное управление смещением электронного пучка в направлении Y должно обеспечивать смещение электронного пучка на расстояние не меньшее 100 мкм. Electronic control of the displacement of the electron beam in the Y direction should ensure the displacement of the electron beam by a distance of at least 100 μm.
Прецизионный стол 3 обеспечивает возможность наклона пластины таким образом, чтобы нормаль к пластине оставалась в плоскости осей колонн ионного пучка 6 и электронного пучка 7. Угол наклона нормали пластины относительно оси колонны ионного пучка 6 должен обеспечиваться от 0 до 90o. Вращение пластины должно обеспечиваться от 0 до 360o. Непрерывного вращения пластины не требуется. Точность установки углов должна быть ±0,5o. Прецизионный стол 3 должен обеспечивать нагрев пластины от комнатной температуры до 700oC. Х и Y направления перемещения пластины должны быть в плоскости пластины. Перемещение пластины в направлении Z должно обеспечивать совмещение плоскости поверхности пластины с точкой фокуса колонн ионного пучка 6 и электронного пучка 7. Погрешность перемещения пластины должна быть около 1 мкм.The precision table 3 makes it possible to tilt the plate so that the normal to the plate remains in the plane of the axes of the columns of the ion beam 6 and the electron beam 7. The angle of inclination of the normal of the plate relative to the axis of the column of the ion beam 6 must be provided from 0 to 90 ° . The rotation of the plate should be provided from 0 to 360 o . Continuous rotation of the plate is not required. The accuracy of the installation of angles should be ± 0.5 o . The precision table 3 must ensure that the plate is heated from room temperature to 700 o C. X and Y directions of movement of the plate should be in the plane of the plate. The movement of the plate in the Z direction should ensure that the plane of the surface of the plate coincides with the focal point of the columns of the ion beam 6 and the electron beam 7. The error in the movement of the plate should be about 1 μm.
Компьютер 10 с монитором 11 и интерфейсом 9 предназначены для управления установки в целом. Компьютер 11 должен обеспечивать сканирование ионного пучка по набору площадок посредством перемещения пластины по заданным координатам площадок. Computer 10 with a monitor 11 and interface 9 are designed to control the installation as a whole. The computer 11 must provide scanning of the ion beam over a set of sites by moving the plate along the given coordinates of the sites.
Компьютер 11 обеспечивает получение изображений поверхности пластины на мониторе 10 во вторичных электронах, вызываемых сканирующими электронным или ионным пучками, для обеспечения возможности совмещения растров ионного и электронного пучков на поверхности пластины. Computer 11 provides images of the surface of the plate on the monitor 10 in secondary electrons caused by scanning electron or ion beams, to enable the combination of rasters of ion and electron beams on the surface of the plate.
Таким образом, изобретение расширяет функциональные возможности установки. Thus, the invention extends the functionality of the installation.
Промышленная применимость. Industrial applicability.
Изобретение может быть использовано в том числе и при создании полупроводниковых приборов, и в оптическом приборостроении. The invention can be used including the creation of semiconductor devices, and in optical instrumentation.
Claims (4)
где I - ток пучка ионов, А;
Y - коэффициент распыления кремния ионами азота в расчете на один атом азота;
А - молярная масса кремния, г;
ρ - плотность кремния, г/см3;
L - длина ленточного пучка, см;
DF - глубина формирования волнообразной когерентной структуры, см;
NA - число Авогадро, 6,022•1023 моль-1;
е - заряд электрона, 1,6•10-19 Кл.4. Installation according to p. 1, characterized in that it is made with the possibility of moving the ion beam along the surface of the plate with a constant speed, determined by the dependence
where I is the ion beam current, A;
Y is the coefficient of atomization of silicon by nitrogen ions per one nitrogen atom;
A is the molar mass of silicon, g;
ρ is the density of silicon, g / cm 3 ;
L is the length of the tape beam, cm;
D F - the depth of formation of a wavy coherent structure, cm;
N A is the Avogadro number, 6.022 • 10 23 mol -1 ;
e - electron charge, 1.6 • 10 -19 C.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001116619/12A RU2181085C1 (en) | 2001-06-20 | 2001-06-20 | Plant for forming picture on plate surface |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001116619/12A RU2181085C1 (en) | 2001-06-20 | 2001-06-20 | Plant for forming picture on plate surface |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2181085C1 true RU2181085C1 (en) | 2002-04-10 |
Family
ID=20250823
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001116619/12A RU2181085C1 (en) | 2001-06-20 | 2001-06-20 | Plant for forming picture on plate surface |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2181085C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3767459A (en) * | 1969-07-22 | 1973-10-23 | Gen Electric | Method for making electron energy sensitive phosphors for multi-color cathode ray tubes |
| GB1377671A (en) * | 1971-07-10 | 1974-12-18 | Dainippon Ink & Chemicals | Method of preparing a decorative surface |
| DE2509865A1 (en) * | 1974-10-22 | 1976-04-29 | Bloesch W Ag | PROCESS FOR THE PRODUCTION OF DECORS OF VARIOUS STRUCTURES AND COLORS FROM METAL ON A METAL BASE |
| RU2164718C1 (en) * | 2000-07-04 | 2001-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Агентство маркетинга научных разработок" | Unit for ion-beam production of nanostructures on the surface of semiconductor plates |
-
2001
- 2001-06-20 RU RU2001116619/12A patent/RU2181085C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3767459A (en) * | 1969-07-22 | 1973-10-23 | Gen Electric | Method for making electron energy sensitive phosphors for multi-color cathode ray tubes |
| GB1377671A (en) * | 1971-07-10 | 1974-12-18 | Dainippon Ink & Chemicals | Method of preparing a decorative surface |
| DE2509865A1 (en) * | 1974-10-22 | 1976-04-29 | Bloesch W Ag | PROCESS FOR THE PRODUCTION OF DECORS OF VARIOUS STRUCTURES AND COLORS FROM METAL ON A METAL BASE |
| RU2164718C1 (en) * | 2000-07-04 | 2001-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Агентство маркетинга научных разработок" | Unit for ion-beam production of nanostructures on the surface of semiconductor plates |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20080142728A1 (en) | Mechanical scanner | |
| CN102460237B (en) | Slanted grating and method for producing it | |
| TW420821B (en) | T-shaped electron-beam microcolumn as a general purpose scanning electron microscope | |
| US6768124B2 (en) | Reticle-focus detector, and charged-particle-beam microlithography apparatus and methods comprising same | |
| EP1266392B1 (en) | System for imaging a cross-section of a substrate | |
| KR100845635B1 (en) | Hybrid injection system and method for ion implantation | |
| US5422490A (en) | Focused ion beam implantation apparatus | |
| JP2004170410A (en) | Manufacturing method of three-dimensional structure | |
| AU5479200A (en) | Supercritical fluid-assisted nebulization and bubble drying | |
| JP5469091B2 (en) | Improved large tilt injection angle performance using axial tilt | |
| RU2164718C1 (en) | Unit for ion-beam production of nanostructures on the surface of semiconductor plates | |
| US4513203A (en) | Mask and system for mutually aligning objects in ray exposure systems | |
| JPH05225937A (en) | Apparatus for particle-optical inspection and processing of material specimen | |
| RU2181085C1 (en) | Plant for forming picture on plate surface | |
| US6455863B1 (en) | Apparatus and method for forming a charged particle beam of arbitrary shape | |
| JP3529997B2 (en) | Charged particle beam optical element, charged particle beam exposure apparatus and adjustment method thereof | |
| JPH08213305A (en) | Charged beam transfer apparatus and transfer method | |
| Stephan et al. | The heavy ion micro-projection setup at Bochum | |
| JP2006278316A5 (en) | ||
| JP3802525B2 (en) | Charged particle microscope | |
| JPH1186773A (en) | Electron beam drawing equipment | |
| JP3057437B2 (en) | Parallel high-speed electron beam diffractometer | |
| Ichiki et al. | New fast atom beam processing with separated masks for fabricating multiple microstructures | |
| JPH02260361A (en) | Ion implantation apparatus | |
| JPH0582424A (en) | Electron beam exposure method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040621 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent | ||
| PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20060328 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20110627 |