一种集成电路质子直写系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种集成电路质子直写系统，包括总控系统、激光控制系统、X、Y偏转控制系统，总控系统将设计的图形和结构数据转换成控制数据，同时将数据传递给激光控制系统和X、Y偏转控制系统，分别控制质子束的产生、筛选和质子束X、Y向运动轨迹，将质子束按设计路径打到抗蚀材料上，从而完成刻写任务；而且使用质子束刻写，由于质子具有较高的质量，MeV级能量的质子束穿透力强，空间发散度小，刻出的刻痕更深，波动性小，能够刻写得更深、更细、更精确，可以在工件单位面积上刻写更加多的信息，并且能够刻写多层信息，具有能够加工超纳米大规模集成电路芯片的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种集成电路质子直写系统
本技术涉及刻写系统
，特别是指一种集成电路质子直写系统。
技术介绍
质子束刻写(PBW)是近年发展迅速的一种离子束新技术，与质子束刻写相近的现有技术方案有激光直写技术、电子束刻写(EBW)；现有的激光直写技术主要是利用强度可变的激光束对涂在基片表面的抗蚀材料变剂量曝光，显影后在抗蚀层表面形成所要求的浮雕轮廓，激光直写系统的基本工作原理是由计算机控制高精度激光束扫描，对放置在电动平台上的光刻胶直接实施变剂量曝光，从而刻出连续浮雕结构，写出所设计的图形，激光直写技术存在的主要问题有激光焦斑引起的光学邻近效应，限制了激光直写的分辨率，激光器光功率稳定的控制、噪声的抑制问题，另外，加工轮廓深度与曝光强度、扫描速度、抗蚀剂材料、显影液配方和温度状态以及显影时间等多种因素有关，任何一个因素的改变都会引起轮廓深度误差；现有的电子束刻写(EBW)技术的主要的工作原理是利用电子束和抗蚀剂材料之间的一级相互作用是电子和电子之间的碰撞，这导致了入射电子的大角度多次散射而在材料中形成“梨形”电离，尽管可以通过附加步骤制作高纵横比的结构，但横向分辨率低于100nm的结构的电子束刻写只能在很薄的抗蚀剂上实现；由此可见，现有的激光直写技术和电子束刻写(EBW)存在的主要问题有分辨率小、噪声大、功率控制不稳定、轮廓深度有误差等。
技术实现思路
为了克服上述现有技术存在的缺陷，本技术的目的在于提供一种集成电路质子直写系统，利用质子质量大，稳定，相对于激光波动性小，能够刻写得更加深、更加细，更加直，能够在工件单位面积上刻写更多的信息，并且能够刻写多层信息，能够加工超纳米大规模集成电路芯片，主要用于小型高精度集成电路板加工，可有效克服分辨率小、噪声大、功率控制不稳定、轮廓深度有误差等问题，具有高精度、高效率、高质量的特点。为了达到上述目的，本技术的技术方案是这样实现的：一种集成电路质子直写系统，包括总控系统、激光控制系统、X、Y偏转控制系统：总控系统将产生设计的图形和结构数据转换成直写系统的控制数据，同时将控制数据传递给激光控制系统和X、Y偏转控制系统；激光控制系统接收总控系统的控制数据，并将控制数据承载的信息转化成不同功率的飞秒激光，再将飞秒激光转换为Mev级质子束，筛选；X、Y偏转控制系统接收总控系统的控制数据，并将控制数据承载的信息传递给X、Y向控制器，X、Y向控制器通过控制X、Y控制模块驱动电磁偏转组件偏转，使质子束按照设计轨迹在X、Y方向做精确扫描加工,完成刻写任务。进一步的，所述的总控系统为计算机，将设计图纸、编程软件自动生成控制程序，控制飞秒激光发生器产生飞秒激光，同时控制X、Y偏转扫描控制系统进行质子直写。进一步的，所述的激光控制系统包括激光控制器、飞秒激光发生器、靶标和质子聚束和选通系统，激光控制器控制飞秒激光发生器产生飞秒激光，飞秒激光轰击靶标产生Mev级的质子束，质子束经质子聚束、选通系统，滤去激光产生的混合粒子束中除质子束外的其它粒子束，选择质子束通过。进一步的，所述的激光控制器，用于接收计算机端控制命令、并发送给飞秒激光发生器。进一步的，所述的飞秒激光发生器，用于接收激光控制器传递的控制命令，并根据控制命令产生功率可变的飞秒激光。进一步的，所述的靶标是一种“微结构靶”，可以获得准单能的质子束，微结构靶由一层金属薄膜和薄膜背面的一块富含质子的材料构成。进一步的，所述的质子聚束、选通系统包括聚束器和选通器，所述的聚束器结构可为3段，即径向匹配段、成形段、平滑聚束段，可以为来自质子源的质子束提供周期性强聚焦，并同时在纵向对束流进行聚束，所述的选通器主要作用是滤去激光产生的混合粒子束中除质子束外的其它粒子束，选择质子束通过。进一步的，所述的X、Y偏转控制系统包括X、Y偏转扫描控制系统和质子直写头，X、Y偏转扫描控制系统通过控制X、Y方向的控制模块驱动电磁偏转组件偏转，使质子束按照设计轨迹在X、Y方向做精确扫描加工。进一步的，所述的X、Y偏转扫描控制系统包括工控机及加工控制软件、电磁偏转组件、X、Y控制模块，工控机控制加工控制软件设定工作原点，生成自动加工程序，并通过X、Y方向控制电机驱动电磁偏转组件，使质子束按照设计轨迹在X、Y方向做精确扫描加工。进一步的，所述的质子直写头主要是利用质子直写技术将质子束所传递的信息打到工作台上的抗蚀材料上，完成质子直写头精确雕刻的任务。本技术的有益效果：由于本技术所提供的一种集成电路质子直写系统，通过质子束刻写技术利用Mev级质子束能量的聚焦质子束对抗蚀剂材料直接刻写nm尺度的微结构；而且使用质子束刻写，由于质子具有较高的质量(是电子质量的1800倍)，MeV级能量的质子束穿透力强，空间发散度小，利用质子束刻写可得到的高深宽比更加合理，刻痕更深，具有波动性小，能够刻写得更加深、更加细，更加直，能够在工件单位面积上刻写更加多的信息，并且能够刻写多层信息，能够加工超纳米大规模集成电路芯片的特点。附图说明图1为本技术总体框图。图2为XY偏转扫描总控系统总体框图。图3为质子束刻写效果图。图4为本技术电磁偏转工作原理图。其中：1.计算机，2.激光控制器，3.飞秒激光发生器，4.靶标，5.质子聚束、选通系统，6.X、Y偏转扫描控制系统，7.质子直写头，8.工作台，9.工控机，10.加工控制软件，11.X向控制器，12.Y向控制器，13.电磁偏转组件，a.3MeV质子束刻写，b.激光束刻写，c.50keV电子束刻写。具体实施方式为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本技术的技术方案，下面结合附图和实施例对本技术的技术方案做进一步的描述。参照附图1-4所示，一种集成电路质子直写系统，包括：总控系统、激光控制系统、X、Y偏转控制系统：所述的总控系统将产生设计的图形和结构数据转换成直写系统的控制数据，同时将控制数据传递给激光控制系统和X、Y偏转控制系统；所述的激光控制系统接收总控系统的控制数据，并将控制数据承载的信息转化成不同功率的飞秒激光，再将飞秒激光转换为Mev级质子束，筛选；所述的X、Y偏转控制系统接收总控系统的控制数据，并将控制数据承载的信息传递给X、Y向控制器，X、Y向控制器驱动电磁偏转组件工作，使得质子束按照设计轨迹偏转，使质子束按照设计轨迹在X、Y方向做精确扫描加工，完成刻写任务；所述的总控系统为计算机1，将设计图纸、编程软件等图形数据和结构数据自动生成直写系统的控制数据，转化成控制程序，控制飞秒激光发生器3产生飞秒激光，同时总控系统控制X、Y偏转扫描控制系统6，X、Y偏转扫描控制系统6通过控制X、Y方向的控制模块驱动电磁偏转组件13偏转，使质子束按照设计轨迹在X、Y方向做精确扫描加工，利用质子直写技术将质子束所传递的信息打到工作台8上的抗蚀材料上；所述工作台8的位置是固定设置的；所述的激光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成电路质子直写系统，其特征在于，包括总控系统、激光控制系统、X、Y偏转控制系统：/n总控系统将产生设计的图形和结构数据转换成直写系统的控制数据，同时将控制数据传递给激光控制系统和X、Y偏转控制系统；/n激光控制系统接收总控系统的控制数据，并将控制数据承载的信息转化成不同功率的飞秒激光，再将飞秒激光转换为Mev级质子束，筛选；/nX、Y偏转控制系统接收总控系统的控制数据，并将控制数据承载的信息传递给X、Y向控制器，X、Y向控制器通过控制X、Y控制模块驱动电磁偏转组件偏转，使质子束按照设计轨迹在X、Y方向做精确扫描加工,完成刻写任务。/n

【技术特征摘要】
1.一种集成电路质子直写系统，其特征在于，包括总控系统、激光控制系统、X、Y偏转控制系统：
总控系统将产生设计的图形和结构数据转换成直写系统的控制数据，同时将控制数据传递给激光控制系统和X、Y偏转控制系统；
激光控制系统接收总控系统的控制数据，并将控制数据承载的信息转化成不同功率的飞秒激光，再将飞秒激光转换为Mev级质子束，筛选；
X、Y偏转控制系统接收总控系统的控制数据，并将控制数据承载的信息传递给X、Y向控制器，X、Y向控制器通过控制X、Y控制模块驱动电磁偏转组件偏转，使质子束按照设计轨迹在X、Y方向做精确扫描加工,完成刻写任务。


2.根据权利要求1所述的一种集成电路质子直写系统，其特征在于，所述的总控系统为计算机(1)，将设计图纸、编程软件自动生成控制程序，控制飞秒激光发生器(3)产生飞秒激光，同时控制X、Y偏转扫描控制系统(6)进行质子直写。


3.根据权利要求2所述的一种集成电路质子直写系统，其特征在于，所述的激光控制系统包括激光控制器(2)、飞秒激光发生器(3)、靶标(4)和质子聚束和选通系统(5)，激光控制器(2)控制飞秒激光发生器(3)产生飞秒激光，飞秒激光轰击靶标(4)产生Mev级的质子束，质子束经质子聚束、选通系统(5)，滤去激光产生的混合粒子束中除质子束外的其它粒子束，选择质子束通过。


4.根据权利要求3所述的一种集成电路质子直写系统，其特征在于，所述的激光控制器(2)用于接收计算机端控制命令，并发送给飞秒激光发生器(3)。


5.根据权利要求3所述的一种集成电路质子直写系统，其特征在于，所述的飞秒激光发生器(3)，用于接收激光控制器(...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁红杰，欧阳劲志，郭成明，冯雷，苏建华，
申请(专利权)人：郑州中电新能源汽车有限公司，
类型：新型
国别省市：河南;41