Siatka źródeł rozpylania wiązki jonowej

Źródłem wiązki jonów jest źródło plazmy wyposażone w siatkę i zdolne do ekstrakcji jonów. Źródło wiązki jonów OIPT (Oxford Instruments Plasma Technology) składa się z trzech głównych elementów: komory wyładowczej, siatki i neutralizatora.

Schematyczny schemat działający w siatce

● Komora wyładowczajest kwarcową lub aluminiową komorą otoczoną anteną radio-częstotliwości. Jego skutkiem jest jonizacja gazu (zwykle argonu) przez pole radiowe, wytwarzając plazmę. Pole radio-częstotliwości wzbudza wolne elektron, powodując podzielenie atomów gazu na jony i elektrony, co z kolei wytwarza plazmę. Napięcie od końca do końca anteny RF w komorze rozładowania jest bardzo wysokie, co ma wpływ elektrostatyczny na jony, co czyni je jonami o wysokiej energii.

● Rola siatkiw źródle jonów polega na rozbiciu jonów i przyspieszeniu ich do wymaganej energii. Siatka źródła wiązki jonów OIPT składa się z 2–3 siatek o określonym wzorze układu, które mogą tworzyć szeroką wiązkę jonów. Cechy konstrukcyjne siatki obejmują odstępy i krzywiznę, które można dostosować do wymagań aplikacji, aby kontrolować energię jonów.

● Neutralizatorjest źródłem elektronowym używanym do zneutralizacji ładunku jonowego w wiązce jonowej, zmniejszenie rozbieżności wiązki jonowej i zapobieganie ładowaniu na powierzchni układu chipowego lub celu rozpylania. Zoptymalizuj interakcję między neutralizatorem a innymi parametrami, aby zrównoważyć różne parametry dla pożądanego wyniku. Na rozbieżność wiązki jonowej wpływa kilka parametrów, w tym rozpraszanie gazu oraz różne parametry napięcia i prądu.

Proces źródła wiązki jonowej OIPT jest ulepszany poprzez umieszczenie ekranu elektrostatycznego w komorze kwarcowej i przyjęcie struktury trzech siatki. Ekran elektrostatyczny zapobiega wejściu pola elektrostatycznego do źródła jonów i skutecznie zapobiega osadzaniu się wewnętrznej warstwy przewodzącej. Struktura trzy sieć obejmuje kratę, przyspieszając siatkę i zwalniającą siatkę, która może precyzyjnie zdefiniować energię i napędzać jony w celu poprawy kolimacji i wydajności jonów.

Rysunek 1. Wewnątrz źródła plazmy przy napięciu wiązki

Ryc. 2. Plazma wewnątrz źródła przy napięciu wiązki

Ryc. 3. Schemat układu trawienia i osadzania wiązki jonowej

Techniki trawienia należy przede wszystkim na dwie kategorie:

● Trawienie wiązki jonowej za pomocą gazów obojętnych (IBE): Ta metoda polega na stosowaniu gazów obojętnych, takich jak argon, ksenon, neon lub krypton do trawienia. IBE zapewnia fizyczne trawienie i umożliwia przetwarzanie metali takich jak złoto, platyna i pallad, które są zwykle nieodpowiednie do reaktywnego trawienia jonów. W przypadku materiałów wielowarstwowych IBE jest preferowaną metodą ze względu na jej prostotę i wydajność, jak widać w produkcji urządzeń takich jak magnetyczna pamięć o dostępie losowym (MRAM).

● Reaktywne trawienie wiązki jonów (Ribe): RIBE wymaga dodania gazów reaktywnych chemicznie, takich jak SF6, CHF3, CF4, O2 lub Cl2, do gazów obojętnych, takich jak argon. Technika ta zwiększa szybkość trawienia i selektywność materiału poprzez wprowadzenie reaktywności chemicznej. RIBE można wprowadzić albo przez źródło wytrawiania, albo przez środowisko otaczające chip na platformie podłoża. Ta ostatnia metoda, znana jako trawienie wiązką jonów wspomaganych chemicznie (CAIBE), zapewnia wyższą wydajność i pozwala na kontrolowaną charakterystykę trawienia.

Trawienie wiązką jonów oferuje szereg korzyści w dziedzinie obróbki materiałów. Wyróżnia się zdolnością do trawienia różnorodnych materiałów, rozciągając się nawet na te, które tradycyjnie stanowią wyzwanie dla technik trawienia plazmowego. Ponadto metoda umożliwia kształtowanie profili ścian bocznych poprzez nachylenie próbki, co zwiększa precyzję procesu trawienia. Dzięki wprowadzeniu gazów reaktywnych chemicznie trawienie wiązką jonów może znacznie zwiększyć szybkość trawienia, zapewniając sposób na przyspieszenie usuwania materiału. 

Technologia zapewnia również niezależną kontrolę nad krytycznymi parametrami, takimi jak prąd i energia wiązki jonów, ułatwiając dostosowane i precyzyjne procesy trawienia. Warto zauważyć, że trawienie wiązką jonów charakteryzuje się wyjątkową powtarzalnością operacyjną, zapewniając spójne i wiarygodne wyniki. Dodatkowo charakteryzuje się niezwykłą jednolitością trawienia, kluczową dla uzyskania spójnego usuwania materiału z powierzchni. Dzięki szerokiej elastyczności procesu trawienie wiązką jonów jest wszechstronnym i potężnym narzędziem w zastosowaniach związanych z wytwarzaniem materiałów i mikrofabrykacją.

Dlaczego materiał grafitowy Vetek Semiconductor nadaje się do wytwarzania siatek wiązek jonowych?

● Przewodnictwo: Grafit wykazuje doskonałą przewodność, która ma kluczowe znaczenie dla siatek wiązki jonowej, aby skutecznie poprowadzić wiązki jonowe w celu przyspieszenia lub spowolnienia.

● Stabilność chemiczna: Grafit jest chemicznie stabilny, zdolny do oporu erozji chemicznej i korozji, utrzymując w ten sposób integralność strukturalną i stabilność wydajności.

● Wytrzymałość mechaniczna: Grafit posiada wystarczającą wytrzymałość mechaniczną i stabilność, aby wytrzymać siły i ciśnienia, które mogą powstać podczas przyspieszania wiązki jonów.

● Stabilność temperaturowa: Grafit wykazuje dobrą stabilność w wysokich temperaturach, dzięki czemu może wytrzymać środowiska o wysokiej temperaturze w urządzeniach wykorzystujących wiązkę jonów bez uszkodzeń i deformacji.

VeTek Semiconductor Ion Beam Sputter dostarcza produkty siatkowe: