[发明专利]电子束蚀刻装置及蚀刻方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种蚀刻机构，特别涉及一种具有阴极电子发射源的蚀刻装置。

背景技术

目前的电子束蚀刻加工技术，是利用电子束高速撞击于待蚀刻的基材上，同时将电子束所产生的动能转变为热能，以进行蚀刻或工件加工。

如图1所示，当前的电子束蚀刻加工装置(electron beamlithography)的基本原理为在真空环境下，由阴极电子发射源产生电子束后，利用外部提供的数十至数百KV的高低电位差加速电子束的速度，以进行蚀刻，其中该阴极电子发射源利用热电子源来热激发单一阴极电子发射源，所产生的电子束通过阳极后，利用复杂的收敛电极结构将电子束收敛，再由电磁偏向线圈引导至预设位置，以高速的聚焦电子束撞击特定区域，同时在特定区域中电子束以动能转换热能的形式形成局部高温，破坏该位置的材料，从而进行光刻或图样化蚀刻作用，如图2的电子束钻孔操作示意流程所示。另外，为了使被蚀刻的工件产生图样化，还设置有偏向线圈以使电子束产生偏移，或利用X-Y平台的平面位移来实现偏移。

然而电子束蚀刻技术是一种高精密的加工技术，因此所要求的精密度标准也较高。传统的电子束蚀刻加工装置是利用热电子发射源(如钨灯丝)以热驱动方式来产生电子束，此类的热电子发射源除了需要较高的能源来引发电子外，一旦热电子发射源出现损坏的情况，其上被损害的组件无法单独更换，而是必须将该热电子发射源装置全部更新，同时设备中正在进行蚀刻的物料也需要被废弃，以新的物料重新再来进行蚀刻工艺，这样，除了造成工艺上的不便性外，还增加了制造成本上的负担。

近年来，一种新的碳纳米管材料已经作为电子发射源被成熟应用于场发射电子发射源上，其可以在真空环境下直接通过高低电位差汲引电子产生电子束。由于碳纳米管电子发射源无需使用热驱动来引发电子，因此所需要的电场能量大幅下降，同时该材料所产生的电子效率极高，已经可以满足各种需要电子发射源的应用装置的要求，而且碳纳米管电子发射源还可进一步制作成矩阵式阵列结构，从而对现有的电子束蚀刻加工装置进行更进一步的改良。

发明内容

针对上述现有技术中的缺点，本发明的主要目的在于提供一种以碳纳米管材料作为阴极电子发射源的电子束蚀刻装置及蚀刻方法，由此利用了碳纳米管材料的可置换性及制作成本较低的优点，同时提供蚀刻品质更加优良的电子束蚀刻装置。

为了实现上述目的，本发明提供了一种具有碳纳米管电子发射源的电子束蚀刻装置及蚀刻方法，该装置的结构主要包括真空腔体、阴极板、阳极板及驱动单元，其中该阴极板及阳极板均设置于真空腔体中，该阴极板上具有多个独立构成的阴极单元，该阴极单元包括以碳纳米管材质制成的电子发射源，并且在阴极单元的上方设有栅层，阳极板与阴极板对应平行设置，且该阳极板用于设置待进行蚀刻的基材，最后驱动单元与栅层及各阴极单元电连接，通过栅层来使得阴极单元产生电子束以进行蚀刻，由此使得蚀刻工艺的精密度增加，同时具有该阴极单元可替换的优势。

附图说明

图1是现有电子束蚀刻加工装置结构的剖视示意图；

图2是现有的电子束蚀刻流程示意图；

图3是本发明的电子束蚀刻装置的结构剖视图；

图4是本发明的操作示意放大图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

真空腔体1             上盖11

阴极板2               阴极电子发射源结构21

第一绝缘层211         栅导电层212

第二绝缘层213         收敛层214

穿孔215               凹陷区域216

阴极单元217           阴极电极217a

阴极电子发射源217b    阳极板3

基板31                蚀刻靶材32

驱动单元4             支撑体5

阳极网罩6             真空泵7

具体实施方式