Zdroje rozprašování iontového paprsku

Zdroj iontového paprsku je zdroj plazmy vybavený mřížkou a schopný extrahovat ionty. Zdroj iontového paprsku OIPT (Oxford Instruments Plasma Technology) se skládá ze tří hlavních složek: výbojové komory, mřížky a neutralizátoru.

Schéma fungující sítě zdrojů iontového rozprašování

● Výpustná komoraje křemenná nebo hliníková komora obklopená vysokofrekvenční anténou. Jeho účinek spočívá v ionizaci plynu (obvykle argonu) prostřednictvím radiofrekvenčního pole, čímž vzniká plazma. Radiofrekvenční pole excituje volné elektrony, což způsobí, že se atomy plynu rozdělí na ionty a elektrony, což zase vytvoří plazmu. Koncové napětí RF antény ve výbojové komoře je velmi vysoké, což má elektrostatický účinek na ionty, což z nich dělá ionty s vysokou energií.

● Role mřížkyVe zdroji iontů je pitvat ionty a zrychlit je na požadovanou energii. Mřížka zdroje iontového paprsku OIPT je složena z 2 ~ 3 mřížek se specifickým vzorem rozvržení, který může tvořit široký iontový paprsek. Konstrukční rysy mřížky zahrnují mezery a zakřivení, které lze upravit podle požadavků na aplikaci pro kontrolu energie iontů.

● Neutralizátorje zdroj elektronů používaný k neutralizaci iontového náboje v iontovém paprsku, snížení divergence iontového paprsku a zabránění nabíjení na povrchu čipu nebo rozprašovacího terče. Optimalizujte interakci mezi neutralizátorem a dalšími parametry, abyste vyvážili různé parametry pro požadovaný výsledek. Divergenci iontového paprsku ovlivňuje několik parametrů, včetně rozptylu plynu a různých parametrů napětí a proudu.

Proces zdroje iontového paprsku OIPT se zlepšuje umístěním elektrostatické obrazovky do křemenné komory a přijetím struktury tří sítě. Elektrostatická obrazovka zabraňuje elektrostatickému poli ve vstupu do zdroje iontů a účinně zabraňuje ukládání vnitřní vodivé vrstvy. Struktura tří mřížky zahrnuje stínící mřížku, zrychlující mřížku a zpomalující mřížku, která může přesně definovat energii a řídit ionty, aby se zlepšila kolimaci a účinnost iontu.

Obrázek 1. Plazma uvnitř zdroje při napětí paprsku

Obrázek 2. Plazma uvnitř zdroje při napětí paprsku

Obrázek 3. Schéma systému leptání a depozice iontovým paprskem

Techniky leptání primárně spadají do dvou kategorií:

● Leptání iontovým paprskem inertními plyny (IBE): Tato metoda zahrnuje použití inertních plynů, jako je argon, xenon, neony nebo krypton pro leptání. IBE poskytuje fyzické leptání a umožňuje zpracování kovů, jako je zlato, platina a palladium, které jsou obvykle nevhodné pro reaktivní iontové leptání. U vícevrstvých materiálů je IBE preferovanou metodou díky jeho jednoduchosti a účinnosti, jak je vidět při výrobě zařízení, jako je paměť magnetického náhodného přístupu (MRAM).

● Reaktivní leptání iontového paprsku (ribe): Ribe zahrnuje přidání chemických reaktivních plynů, jako jsou SF6, CHF3, CF4, O2 nebo CL2, na inertní plyny, jako je argon. Tato technika zvyšuje rychlosti leptání a selektivitu materiálu zavedením chemické reaktivity. RIBE lze zavést buď prostřednictvím leptacího zdroje, nebo prostřednictvím prostředí obklopujícího čip na platformě substrátu. Posledně jmenovaná metoda, známá jako chemicky asistované leptání iontového paprsku (CAIBE), poskytuje vyšší účinnost a umožňuje kontrolované charakteristiky leptání.

Leptání iontovým paprskem nabízí řadu výhod v oblasti zpracování materiálů. Vyniká svou schopností leptat rozmanité materiály a rozšířit se i na ty, které jsou tradičně náročné pro techniky plazmového leptání. Kromě toho metoda umožňuje tvarování profilů bočních stěn nakláněním vzorku, čímž se zvyšuje přesnost procesu leptání. Zavedením chemicky reaktivních plynů může leptání iontovým paprskem výrazně zvýšit rychlost leptání, což poskytuje prostředek pro urychlení odstraňování materiálu. 

Tato technologie také poskytuje nezávislou kontrolu nad kritickými parametry, jako je proud iontového paprsku a energie, což usnadňuje přizpůsobené a přesné procesy leptání. Zejména leptání iontového paprsku se může pochlubit výjimečnou provozní opakovatelností a zajišťuje konzistentní a spolehlivé výsledky. Kromě toho představuje pozoruhodnou uniformitu leptání, zásadní pro dosažení konzistentního odstraňování materiálu napříč povrchy. Díky své široké flexibilitě procesu je leptání iontového paprsku jako všestranný a výkonný nástroj v aplikacích pro výrobu materiálu a mikrofabrikaci.

Proč je vetek polovodičový grafitový materiál vhodný pro výrobu mřížek iontového paprsku?

● Vodivost: Grafit vykazuje vynikající vodivost, která je zásadní pro mřížky iontového paprsku pro efektivní vedení iontových paprsků pro zrychlení nebo zpomalení.

● Chemická stabilita: Grafit je chemicky stabilní, schopný odolávat chemické erozi a korozi, čímž si zachovává strukturální integritu a stabilitu výkonu.

● Mechanická pevnost: Grafit má dostatečnou mechanickou pevnost a stabilitu, aby odolal silám a tlakům, které mohou vzniknout během urychlování iontového paprsku.

● Stabilita teploty: Grafit vykazuje dobrou stabilitu při vysokých teplotách, což mu umožňuje odolávat vysokoteplotnímu prostředí uvnitř zařízení s iontovým paprskem bez selhání nebo deformace.

Produkty mřížky veteku polovodičového paprsku Zdroje rozprašování: