Πλέγμα πηγών Sputter ακτίνων ιόντων

Μια πηγή δέσμης ιόντων είναι μια πηγή πλάσματος εξοπλισμένη με πλέγμα και ικανή να εξάγει ιόντα. Η πηγή δέσμης ιόντων OIPT (Oxford Instruments Plasma Technology) αποτελείται από τρία κύρια εξαρτήματα: έναν θάλαμο εκκένωσης, ένα πλέγμα και έναν εξουδετερωτή.

Το σχηματικό διάγραμμα λειτουργίας του πλέγματος πηγών Sputter ακτίνων ιόντων

● Ο θάλαμος εκκένωσηςείναι ένας χαλαζία ή θάλαμος αλουμινίου που περιβάλλεται από κεραία ραδιοσυχνοτήτων. Η επίδρασή του είναι να ιονίζει το αέριο (συνήθως αργόν) μέσω ενός πεδίου ραδιοσυχνοτήτων, παράγοντας πλάσμα. Το πεδίο ραδιοσυχνοτήτων διεγείρει τα ελεύθερα ηλεκτρόνια, προκαλώντας τη διάσπαση των ατόμων αερίου σε ιόντα και ηλεκτρόνια, τα οποία με τη σειρά τους παράγουν πλάσμα. Η τάση άκρου έως τερματισμού της κεραίας RF στο θάλαμο εκκένωσης είναι πολύ υψηλή, η οποία έχει ηλεκτροστατική επίδραση στα ιόντα, καθιστώντας τα ιόντα υψηλής ενέργειας.

● Ο ρόλος του δικτύουστην πηγή ιόντων είναι η ανατομή των ιόντων και η επιτάχυνσή τους στην απαιτούμενη ενέργεια. Το πλέγμα της πηγής δέσμης ιόντων OIPT αποτελείται από 2~3 πλέγματα με συγκεκριμένο σχέδιο διάταξης, το οποίο μπορεί να σχηματίσει μια ευρεία δέσμη ιόντων. Τα σχεδιαστικά χαρακτηριστικά του πλέγματος περιλαμβάνουν την απόσταση και την καμπυλότητα, η οποία μπορεί να ρυθμιστεί σύμφωνα με τις απαιτήσεις της εφαρμογής για τον έλεγχο της ενέργειας των ιόντων.

● Ένας εξουδετερωτήςείναι μια πηγή ηλεκτρονίων που χρησιμοποιείται για την εξουδετέρωση του ιοντικού φορτίου στη δέσμη ιόντων, τη μείωση της απόκλισης της δέσμης ιόντων και την πρόληψη της φόρτισης στην επιφάνεια του τσιπ ή του στόχου εκτόξευσης. Βελτιστοποιήστε την αλληλεπίδραση μεταξύ του εξουδετερωτή και άλλων παραμέτρων για να εξισορροπήσετε τις διάφορες παραμέτρους για το επιθυμητό αποτέλεσμα. Η απόκλιση της δέσμης ιόντων επηρεάζεται από διάφορες παραμέτρους, συμπεριλαμβανομένης της σκέδασης αερίου και διάφορες παραμέτρους τάσης και ρεύματος.

Η διαδικασία της πηγής δέσμης ιόντων OIPT βελτιώνεται με την τοποθέτηση ηλεκτροστατικής οθόνης σε θάλαμο χαλαζία και υιοθετώντας τη δομή τριών δικτύων. Η ηλεκτροστατική οθόνη εμποδίζει το ηλεκτροστατικό πεδίο να εισέλθει στην πηγή ιόντων και αποτρέπει αποτελεσματικά την εναπόθεση του εσωτερικού αγώγιμου στρώματος. Η δομή των τριών δικτύων περιλαμβάνει πλέγμα θωράκισης, πλέγμα επιτάχυνσης και πλέγμα επιβράδυνσης, το οποίο μπορεί να καθορίσει με ακρίβεια την ενέργεια και να οδηγήσει τα ιόντα για να βελτιώσουν την ευθυγράμμιση και την απόδοση του ιόντος.

Εικόνα 1. Πλάκα στο πλάσμα στην τάση δέσμης

Εικόνα 2. Πλάσμα εσωτερική πηγή σε τάση δέσμης

Εικόνα 3. Σχηματικό διάγραμμα του συστήματος χάραξης και εναπόθεσης δέσμης ιόντων

Οι τεχνικές χάραξης χωρίζονται κυρίως σε δύο κατηγορίες:

● Χάραξη δέσμης ιόντων με αδρανή αέρια (IBE): Αυτή η μέθοδος περιλαμβάνει τη χρήση αδρανών αερίων όπως το Argon, το Xenon, το Neon ή το Krypton για χάραξη. Το IBE παρέχει φυσική χάραξη και επιτρέπει την επεξεργασία μετάλλων όπως χρυσό, πλατίνα και παλλάδιο, τα οποία είναι συνήθως ακατάλληλα για τη χάραξη αντιδραστικών ιόντων. Για τα πολυστρωματικά υλικά, το IBE είναι η προτιμώμενη μέθοδος λόγω της απλότητας και της αποτελεσματικότητάς του, όπως φαίνεται στην παραγωγή συσκευών όπως η μνήμη μαγνητικής τυχαίας πρόσβασης (MRAM).

● Χάραξη αντιδραστικής δέσμης ιόντων (Ribe): Το RIBE συνεπάγεται την προσθήκη χημικών αντιδρώντων αερίων όπως SF6, CHF3, CF4, O2 ή Cl2 σε αδρανή αέρια όπως το αργό. Αυτή η τεχνική ενισχύει τους ρυθμούς χάραξης και την επιλεκτικότητα του υλικού εισάγοντας χημική αντιδραστικότητα. Το RIBE μπορεί να εισαχθεί είτε μέσω της πηγής χάραξης είτε μέσω ενός περιβάλλοντος που περιβάλλει το τσιπ στην πλατφόρμα του υποστρώματος. Η τελευταία μέθοδος, γνωστή ως Chemically Assisted Ion Beam Etching (CAIBE), παρέχει υψηλότερη απόδοση και επιτρέπει ελεγχόμενα χαρακτηριστικά χάραξης.

Η χάραξη δέσμης ιόντων προσφέρει μια σειρά πλεονεκτημάτων στη σφαίρα της επεξεργασίας υλικών. Εξαρτάται από την ικανότητά του να χαράζει διαφορετικά υλικά, που επεκτείνεται ακόμη και σε εκείνες που είναι παραδοσιακά προκλητικές για τεχνικές χάραξης πλάσματος. Επιπλέον, η μέθοδος επιτρέπει τη διαμόρφωση των προφίλ των πλευρικών τοιχωμάτων μέσω της κλίσεως του δείγματος, ενισχύοντας την ακρίβεια της διαδικασίας χάραξης. Με την εισαγωγή χημικών αντιδραστικών αερίων, η χάραξη της δέσμης ιόντων μπορεί να ενισχύσει σημαντικά τα ποσοστά χάραξης, παρέχοντας ένα μέσο για την επιτάχυνση της απομάκρυνσης των υλικών. 

Η τεχνολογία παρέχει επίσης ανεξάρτητο έλεγχο σε κρίσιμες παραμέτρους όπως το ρεύμα και την ενέργεια δέσμης ιόντων, διευκολύνοντας προσαρμοσμένες και ακριβείς διαδικασίες χάραξης. Συγκεκριμένα, η χάραξη δέσμης ιόντων διαθέτει εξαιρετική λειτουργική επαναληψιμότητα, εξασφαλίζοντας συνεπή και αξιόπιστα αποτελέσματα. Επιπλέον, επιδεικνύει αξιοσημείωτη ομοιομορφία χάραξης, ζωτικής σημασίας για την επίτευξη συνεπούς αφαίρεσης υλικού σε όλες τις επιφάνειες. Με την ευρεία ευελιξία της διαδικασίας, η χάραξη με δέσμη ιόντων αποτελεί ένα ευέλικτο και ισχυρό εργαλείο στην κατασκευή υλικών και τις εφαρμογές μικροκατασκευής.

Γιατί το υλικό γραφίτη Semiconductor Vetek είναι κατάλληλο για την κατασκευή πλέγματος δέσμης ιόντων;

● Αγωγιμότητα: Ο γραφίτης παρουσιάζει εξαιρετική αγωγιμότητα, η οποία είναι ζωτικής σημασίας για τα δίκτυα δέσμης ιόντων για την αποτελεσματική καθοδήγηση των δοκών ιόντων για επιτάχυνση ή επιβράδυνση.

● Χημική σταθερότητα: Ο γραφίτης είναι χημικά σταθερός, ικανός να αντιστέκεται στη χημική διάβρωση και τη διάβρωση, διατηρώντας έτσι τη δομική ακεραιότητα και τη σταθερότητα της απόδοσης.

● Μηχανική Αντοχή: Ο γραφίτης διαθέτει επαρκή μηχανική αντοχή και σταθερότητα για να αντέξει τις δυνάμεις και τις πιέσεις που μπορεί να προκύψουν κατά τη διάρκεια της επιτάχυνσης της δέσμης ιόντων.

● Σταθερότητα θερμοκρασίας: Ο γραφίτης καταδεικνύει καλή σταθερότητα σε υψηλές θερμοκρασίες, επιτρέποντάς του να αντέχει σε περιβάλλοντα υψηλής θερμοκρασίας εντός εξοπλισμού δέσμης ιόντων χωρίς αποτυχία ή παραμόρφωση.

Vetek Semiconductor Ion Beam Sputter Πηγές Πλέγματα Πλέγμα: