离子束刻蚀
离子束刻蚀也称为离子铣,是指当定向高能离子向固体靶撞击时,能量从入射离子转移到固体表面原子上,如果固体表面原子间结合能低于入射离子能量时,固体表面原子就会被移开或从表面上被除掉。通常离子束刻蚀所用的离子来自惰性气体。离子束较小直径约10nm,离子束刻蚀的结构较小可能不会小于10nm。目前聚焦离子束刻蚀的束斑可达100nm以下,少的达到10nm,获得较小线宽12nm的加工结果。相比电子与固体相互作用,离子在固体中的散射效应较小,并能以较快的直写速度进行小于50nm的刻蚀,故而聚焦离子束刻蚀是纳米加工的一种理想方法。此外聚焦离子束技术的另一优点是在计算机控制下的无掩膜注入,甚至无显影刻蚀,直接制造各种纳米器件结构。但是,在离子束加工过程中,损伤问题比较突出,且离子束加工精度还不容易控制,控制精度也不够高。
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反应离子刻蚀的原理
在反应离子刻蚀中,气体放电产生的等离子体中有大量化学活性的气体离子,这些离子与材料表面相互作用导致表面原子产生化学反应,生成可挥发产物。这些挥发产物随真空抽气系统被排走。随着材料表层的“反应-剥离-排放”的周期循环,材料被逐层刻蚀到特定深度。除了表面化学反应外,带能量的离子轰击材料表面也会使表面原子溅射,产生一定的刻蚀作用。所以,反应离子刻蚀包括物理和化学刻蚀两者的结合。
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离子束刻蚀的入射角
在离子束刻蚀过程中,选择合适的入射角可以提高刻蚀效率,这只是一个方面。另一个方面是靠合适的入射角度控制刻蚀图形的轮廓。下图给出了不同角度的刻蚀结果。
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离子束加工(mM)利用具有较高能量的离子束射到材料表面时所发生的撞击效应、溅射效应和注入效应来进行不同的加工。由于离子束轰击材料是逐层去除原子,所以可以达到纳米级的加工精度。离子束加工按其工艺原理和目的的不同可以分为三种:用于从工件上去除材料的刻蚀加工、用于给工件表面涂覆的镀层加工以及用于表面改性的离子注入加工。由于电子束和离子束易于实现准确的控制,所以可以实现加工过程的全自动化,但是电子束和离子束的聚焦、偏转等方面还有许多技术问题尚待解决
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