一种原子级表面及结构超短脉冲光高效加工方法技术

本发明专利技术涉及一种原子级表面及结构超短脉冲光高效加工方法，利用光子能量切断材料表面原子之间的化学键，进行深度方向原子层量级可控材料去除；通过掩模与光束能量中心对准保证待加工结构的横向尺寸精度与加工均匀性；同时，采用多路分束并行加工满足大规模量产的高效率需求。本发明专利技术提出了一种基于光学超短脉冲的原子级结构表面加工方法，根据待加工材料的物化属性有针对性地选择光源波长，提高原子层去除的极限精度，避免热过程导致的晶格损伤。

【技术实现步骤摘要】
一种原子级表面及结构超短脉冲光高效加工方法
本专利技术属于原子及近原子尺度制造(ACSM)领域，尤其是一种原子级表面及结构超短脉冲光高效加工方法。
技术介绍
表面结构是微电子、光学等领域核心器件的基本元素，这些结构的尺度与精度直接决定器件的工作性能。一个典型例子是集成电路上的晶体管数量每两年增加一倍(即摩尔定律)，Intel单枚处理器上的晶体管从20世纪70年代的2300个提升至2015年的15亿个，如今可在1cm2的面积上分布69亿个元器件。集成度的增长一方面带来使用性能的飞跃，另一方面意味着元器件结构尺寸的降低，如集成电路线宽从早期的6μm已经减小至目前的7nm以及5nm，并向3nm推进。芯片微缩的同时还要保证尺寸的相对精度或形状变化的均匀性(一般为10％)，这将使得特征结构尺寸达到原子量级。实现原子级表面及结构同样是基于量子效应工作的下一代核心器件的必然要求，微观粒子的波函数与能级分布对能量场的几何尺寸十分敏感，精度的保障是获得稳定可控性能的关键。高精度的实现依赖于制造，表面结构目前主要以自上而下(top-down)的方式进行生产本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种原子级表面及结构超短脉冲光高效加工方法，其特征在于：包括如下步骤：/n(1)材料表面预处理，使表面粗糙度低于1nm Sa。/n(2)确定辐照参数：根据材料参数与原子层去除数目N确定入射光的波长上限λ

【技术特征摘要】
1.一种原子级表面及结构超短脉冲光高效加工方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)材料表面预处理，使表面粗糙度低于1nmSa。
(2)确定辐照参数：根据材料参数与原子层去除数目N确定入射光的波长上限λmax与能量密度初始值选择波长小于等于并尽可能接近λmax的光源，根据光源的单脉冲能量与宽度建立数值分析模型，从出发分析去除N个原子层所需要的辐照能量密度根据加工位置处的光斑面积及光源输出功率计算曝光时间；
(3)掩模对准与曝光测试；
(4)单路或多路光束加工。


2.根据权利要求1所述的原子级表面及结构超短脉冲光高效加工方法，其特征在于：所述的工件预处理采用超精密抛光或退火工艺。


3.根据权利要求1所述的原子级表面及结构超短脉冲光高效加工方法，其特征在于：掩模接近材料表面或与之贴合。


4.根据权利要求1所述的原子级表面及结构超短脉冲光高效加工方法，其特征在于：控制材料在高斯峰附近曝光或将光束的高斯分布整形为平顶分布。


5.根据权利要求1所述的原子级表面及结构超短脉冲光高效加工方法，其特征在于：所述的数值仿真模型采用分子动力学-双温...

【专利技术属性】
技术研发人员：房丰洲，王金石，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12