第一情报 ---装备制造业

NanoFib计划:快速商业化模式

供稿人:卞志昕  供稿时间:2006-3-7   关键字:光刻  NanoFib  纳米  
一般而言,从实验室到市场的研发路都很漫长。可是欧盟第五架构计划下的NANO-FIB团队,商业化的脚步几乎和他们开发出的离子束行进的速度一样快。
 
NANO-FIB是一个为期三年,耗资280万欧元的欧盟研究计划。计划是于2004年4月结案,但是日前就已完成了技术移转至德国公司Raith GmBH的授权作业。欧盟资助这项计划的用意是基于该技术对多项产业应用具有革命性的影响,尤其在微处理器和其它集成电路的制造上,因为现有蚀刻技术的瓶颈就在10纳米左右。该计划的目标是让镓元素的聚焦式离子束显微镜(focused ion beam/FIB)聚焦更为精确,也就是希望制造出一个直径小于10纳米的可操作式离子束笔。但该计划的成效竟超过预期,研究团队结果开发出3纳米的离子束。
 
团队构成
NANO-FIB能快速上市的关键就在于研究团队的契合。这些研究人员在计划开始前已共事许久,并在计划完成后仍保持密切的联系。现在这个由八个欧洲研究机构与大学以及二个中小企业公司共同组成的团队正在努力让商业化的过程延续研发的成功,技术授权就是他们的第一步。
 
 
在FIB设备上,其也有明确分工。
 
离子源:CNRS LPN、CEA Sacley、University of Surrey、CPO Group, Delft University of Technology;
 
离子光:CNRS CEMES、Institute of Scientific Instruments, Academy of Sciences、CNRS LPN、Delft University of Technology;
 
机械工程:CNRS LPN、Raith GmbH、FuG Elektronik GmbH;
 
最终开发:Raith GmbH;
 
应用:Universität Essen、Universite Paris-Sud、CNRS LPN。
 
市场

NANO-FIB计划所开发出的机器可以非常精确的控制蚀刻点与其位置,并且可以多次重复这模板,藉以提高半导体纳米电路的质量。NANO-FIB的3纳米技术其实开启了一连串新应用与新市场机会。举例而言,若将金元素的纳米颗粒铺在石墨的平坦表面上,用FIB定点刻划后,就可截取其它的金属颗粒,如此建立起一个可操作的有规律性的结构,可用于纳米电磁学的研究上。

最后,NANO-FIB这超级纳米小刀也正探索着生医领域应用的可能性,也就是用来切割DNA片段。研究人员期待着这项创新科技不仅可为欧洲创造新的工作机会,同时也得以提升生活质量。

从实验室到市场的转化,也许是一个很复杂的过程,但NANO-FIB的快速市场化给了我们启示,如何快速进入市场也将是今后面临的重要课题之一。

五彩缤纷的纳米加工技术

通过Nano-FIB,我们可以拓展了解一下FIB技术。FIB是一种极具潜力的纳米加工工具,可用于离子束曝光,刻蚀,辅助沉积或注入掺杂等。1975年开发成功液态金属离子源(LMIS),四年后Seliger等研制成功离子束直径lOOnm,束流1.5A/cm2 Ga源FIB系统,将FIB技术应用于固态微器件制作。现在FIB技术已经广泛用于固态微器件制作过程和基础科学研究。FIB的刻蚀和沉积功能已经成为电路失效分析,掩模板修复,TEM样品制备等实际工作的常规手段。FIB技术的的关键点就在于“可操作性”与“局部定点”。

从上世纪90年代起,已有多项涉及制造纳米图纹的FIB专利在世界各国申请。1999年,美国加州大学申请的美国专利US5945677就介绍了一种这样的FIB系统。该系统产生小于0.1μm的最终光束点尺寸,离子束输出电流达到微安级。此外,该系统增加了离子源亮度。由于只具有5个电极,系统体积小,长度仅为20mm。该系统可用于纳米压印和半导体制造的搀杂应用,最小特征尺寸均可以达到0.1μm或以下。

KOCHI UNIV OF TECHNOLOGY于2002年申请了使用FIB制造纳米图纹的专利JP 2004079847,其方法首先用一种电荷的FIB选择性辐射单晶基底表面,然后注入第二种粒子。由此方法得到的纳米及精细结构不需要使用昂贵的电子束校准器,X射线校准器等。

FIB系统还可以用于电极等半导体设备的制造,中国科学院化学研究所于2003年申请的中国专利CN1521859就采用FIB制备了氮化碳/碳纳米管纳米二极管,并将得到的氮化碳/碳纳米管二极管与信号发生器、双通道示波器和电阻连成半波整流电路;再与电阻分别连成逻辑“或”门和“与”门电路。由此制备得到的氮化碳/碳纳米管二极管能取代半导体收音机的检波二极管。相信,除了Nano-FIB团队外,还将会有更多研究团队会关注这项技术。

附:
           目前国际上已公开的与纳米相关的FIB专利
专利号
专利名称
申请日
申请人
WO2006011714 
A METHOD FOR FABRICATING SPM AND CD-SPM NANONEEDLE PROBE USING ION BEAM AND SPM AND CD-SPM NANONEEDLE PROBE THEREBY
SPM和CD-SPM纳米针状探针及其离子束制造方法
2005.7.1
KOREA RES INST OF STANDARDS (KR); PARK BYONG-CHEON (KR)
US2006016987
METHOD AND APPARATUS FOR RAPID SAMPLE PREPARATION IN A FOCUSED ION BEAM MICROSCOPE
聚焦离子束显微镜中快速样本制备的方法和设备
2004.7.22
MOORE THOMAS M
EP1598312
METHOD FOR FABRICATING THREE-DIMENSIONAL MICROSTRUCTURE BY FIB-CVD AND DRAWING SYSTEM FOR THREE-DIMENSIONAL MICROSTRUCTURE
用FIB-CVD制造三维微结构的方法以及三维微结构的拉伸系统
2004.2.16
JAPAN SCIENCE & TECH AGENCY
US2005212010
Micro-protruding structure
微凸结构
2005.2.25
SHIGENO MASATSUGU
CN1616708
一种金刚石锥尖及其制作方法
2004.11.19
中国科学院物理研究所
JP2005259353
PROCESSING METHOD USING FOCUSED ION BEAM, NANOTUBE PROBE, MICROSCOPE DEVICE, AND ELECTRON GUN
使用聚焦离子束、纳米管探针、显微设备和电子枪的加工方法
2004.3.8
DAIKEN KAGAKU KOGYO KK
JP2005191214
METHOD OF MANUFACTURING ULTRA-FINE ELECTRONIC DEVICE
制造超细电子设备的方法
2003.12.25
FUJI XEROX CO LTD
JP2004179165
ION BEAM FOR TARGET REPAIR
用于目标修复的离子束
2003.11.26
FEI CO
US2004124175
Defect repair method, in particular for repairing quartz defects on alternating phase shift masks
缺陷修补方法,尤其是修补在可选相转移掩模上的石英缺陷
2003.9.24
INFINEON TECHNOLOGIES AG (DE)
US2004161708
Method of manufacturing nano-gap electrode
制造纳米间距电极的方法
2003.9.16
COMM RES LAB INDEPENDENT ADMIN (US)
JP2005081503
MANUFACTURING METHOD FOR MICRO SPACE STRUCTURE BIO-NANO TOOL, AND ITS MICRO SPACE STRUCTURE BIO-NANO TOOL
微空间结构生物纳米工具及其制造方法
2003.9.9
JAPAN SCIENCE & TECH AGENCY
US2004120858
Solid state membrane channel for the measurement and characterization of atomic and molecular sized samples
用于原子和分子级样本测试和定性的固态膜隧道设备
2003.9.5
 
JP2004071573
APPARATUS WITH COAXIAL BARREL OF FOCUSED-ION BEAM AND SCANNING ELECTRON MICROSCOPE, AND METHOD FOR IMAGE FORMING AND PROCESSING
具有共轴管的聚焦离子束和扫描电子显微镜装置及图象成形和加工方法
2003.8.7
FEI CO
US2003222050
Solid state membrane channel device for the measurement and characterization of atomic and molecular sized samples
用于原子和分子级样本测试和定性的固态膜隧道设备
2003.6.13
 
JP2004359478
METHOD FOR CONTROLLING FORM/POSITION OF FIBROUS CARBON, FIBROUS CARBON ELEMENT POSITION-CONTROLLED USING THE METHOD, AND DEVICE USING THE ELEMENT
纤维碳元件定位-控制方法及使用此元件的设备
2003.6.2
UNIV WASEDA
CN1521859
氮化碳/碳纳米管纳米二极管的制备方法及应用
2003.2.10
中国科学院化学研究所
JP2004148198
ULTRAFINE INK-JET PRINTING NOZZLE AND ITS PRODUCTION METHOD
超吸喷墨打印喷嘴及其制造方法
2002.10.30
HARIMA CHEMICALS INC
US6758900
Micro three-dimensional structure, production method therefor and production device therefore
微小三维结构生产方法及其制造设备
2002.8.22
NIPPON ELECTRIC CO (JP)
JP2004079847
FORMING METHOD OF FINE PATTERN, AND MANUFACTURING METHOD OF SEMICONDUCTOR DEVICE
精细图纹的形成方法及半导体设备的制造方法
2002.8.20
KOCHI UNIV OF TECHNOLOGY
US2003029996
Probe for scanning microscope produced by focused ion beam machining
聚焦离子束加工的扫描显微镜探针
2002.7.26
Yoshikazu Nakayama(JP); Daiken Chemical Co.,Ltd.,(JP); Seiko Instruments Inc.,(JP)
US6905736
Fabrication of nano-scale temperature sensors and heaters
制造纳米级温度传感器和加热器
2002.2.27
UNIV CENTRAL FLORIDA (US)
US6750124
Direct patterning of nanometer-scale silicide structures on silicon by ion-beam implantation through a thin barrier layer
离子束通过薄阻隔层在硅上直接印刷纳米级硅化物结构
2002.2.6
UNIV ARIZONA (US)
US2002086483
Fabrication method of single electron tunneling transistors using a focused-ion beam
使用聚焦离子束制造单电子隧道晶体管
2001.12.27
KOREA INST SCIENCE TECHNOLOGY (KR)
FR2832546
Device for adjusting an apparatus for generating a beam of charged particles
调整充电粒子束装置的设备
2001.11.20
CENTRE NAT RECH SCIENT (FR)
WO0227404
MITIGATION OF MULTILAYER DEFECTS ON A RETICLE
减少刻线上多层缺陷
2001.9.5
UNIV CALIFORNIA (US)
JP2003013226
METHOD FOR FORMING ELASTIC DIAMOND-LIKE CARBON WITH ULTRAHIGH STRENGTH
形成超高强度弹性钻石状碳的方法
2001.6.29
NIPPON ELECTRIC CO; SEIKO INSTR INC
US2002025277
Solid state membrane channel device for the measurement and characterization of atomic and molecular sized samples
用于原子和分子级样本测试和定性的固态膜隧道设备
2001.3.23
Advanced Research Corporation
KR2001084721
ETCHING AND NANOCRYSTAL FORMING TECHNOLOGY DEVELOPMENT AT SAME POSITING USING FOCUSED ION BEAM
使用聚焦离子束在同一位置蚀刻及纳米晶体成形技术发展
2000.2.28
KIM TAE WHAN (KR)
JP2001015059
HIGH PRECISION SINGLE ION EXTRACTING METHOD, AND HIGH PRECISION SINGLE ION INJECTING DEVICE AND METHOD USING IT
高精度单离子提取方法和高精度单离子注入设备及使用方法
1999.7.1
UNIV WASEDA; JAPAN SOC PROMOTION MACH IND
US5945677
Focused ion beam system
聚焦离子束系统
1999.1.5
UNIV CALIFORNIA (US)
US5192709
Nanoscale modulation doping method
纳米级调制搀杂方法
1991.9.17
UNIV CALIFORNIA (US)
JP3287043
SAMPLE PREPARATION FOR TRANSMISSION TYPE ELECTRON MICROSCOPE
发射型电子显微镜的样本制备
1990.4.3
NIPPON ELECTRIC CO

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