聚焦離子束的微結(jié)構(gòu)濺射刻蝕輪廓計(jì)算方法.pdf

1、聚焦離子束(FIB)技術(shù)是制造高品質(zhì)微型器件和高精度微納結(jié)構(gòu)的重要工藝。論文研究了FIB在單晶硅上加工微結(jié)構(gòu)的濺射刻蝕特性和微結(jié)構(gòu)輪廓計(jì)算方法。基于線輪廓結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得到不同工藝參數(shù)對微結(jié)構(gòu)輪廓的影響規(guī)律，建立了包含多個(gè)工藝參數(shù)的束流輪廓分布模型。通過對比輪廓計(jì)算方法得到的矩形結(jié)構(gòu)、再沉積結(jié)構(gòu)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果，表明了輪廓分布模型的準(zhǔn)確性，并且驗(yàn)證了輪廓計(jì)算方法指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的有效性和可行性。在此基礎(chǔ)上，探索了如何合理設(shè)計(jì)輪廓計(jì)算工藝以獲得特定的

2、特殊輪廓的微結(jié)構(gòu)。論文主要研究內(nèi)容如下:
　　首先分析了離子束電流、駐留時(shí)間的變化對線結(jié)構(gòu)深寬度的影響，以及駐留時(shí)間和像素重疊率對矩形結(jié)構(gòu)輪廓的影響，提出了矩形結(jié)構(gòu)重疊中存在的邊界效應(yīng)問題。實(shí)驗(yàn)方法得到了產(chǎn)生再沉積結(jié)構(gòu)的駐留時(shí)間臨界值，通過研究再沉積結(jié)構(gòu)干涉實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)再沉積加工中的仿形堆積效應(yīng)。
　　基于實(shí)驗(yàn)刻蝕加工的線結(jié)構(gòu)輪廓變化規(guī)律，建立了適用于不同電流、不同駐留時(shí)間的三高斯離子束輪廓分布模型。將不同工藝參數(shù)下的矩形輪廓

3、計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比分析，并根據(jù)再沉積刻蝕中平均濺射產(chǎn)額的變化提出了再沉積結(jié)構(gòu)仿形的計(jì)算方法，表明輪廓計(jì)算模型是準(zhǔn)確有效的，可用于計(jì)算分析不同工藝參數(shù)刻蝕微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和研究FIB加工工藝。
　　最后，詳細(xì)說明特殊結(jié)構(gòu)輪廓計(jì)算中的工藝參數(shù)設(shè)計(jì)，尤其是斜面和曲線結(jié)構(gòu)輪廓加工中深度分層計(jì)算和寬度修正法，對比實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了輪廓分層計(jì)算方法的可行性。將高像素重疊率掃描矩形結(jié)構(gòu)應(yīng)用到周期性陣列圓柱體結(jié)構(gòu)的加工中，提出了陣列結(jié)構(gòu)加工的改善方