Lưới nguồn phún xạ chùm tia ion

Nguồn tia ion là nguồn Plasma được gắn lưới và có khả năng tách ion. Nguồn chùm ion OIPT (Công nghệ plasma của Oxford Instruments) bao gồm ba thành phần chính: buồng phóng điện, lưới điện và bộ trung hòa.

Sơ đồ sơ đồ của các nguồn phun tia ion hoạt động

● Phòng xảlà một buồng thạch anh hoặc nhôm được bao quanh bởi ăng-ten tần số vô tuyến. Tác dụng của nó là ion hóa khí (thường là argon) thông qua trường tần số vô tuyến, tạo ra plasma. Trường tần số vô tuyến kích thích các electron tự do, khiến các nguyên tử khí phân tách thành các ion và electron, từ đó tạo ra plasma. Điện áp đầu cuối của ăng-ten RF trong buồng phóng điện rất cao, có tác dụng tĩnh điện lên các ion, khiến chúng trở thành các ion có năng lượng cao.

● Vai trò của lướitrong nguồn ion là phân tích các ion và gia tốc chúng đến mức năng lượng cần thiết. Lưới của nguồn chùm ion OIPT bao gồm 2 ~ 3 lưới với kiểu bố trí cụ thể, có thể tạo thành chùm ion rộng. Các đặc điểm thiết kế của lưới bao gồm khoảng cách và độ cong, có thể được điều chỉnh theo yêu cầu ứng dụng để kiểm soát năng lượng của các ion.

● Một chất trung hòalà một nguồn electron được sử dụng để trung hòa điện tích ion trong chùm ion, làm giảm độ phân kỳ của chùm ion và ngăn chặn sạc trên bề mặt của chip hoặc mục tiêu phóng. Tối ưu hóa sự tương tác giữa chất trung hòa và các tham số khác để cân bằng các tham số khác nhau cho kết quả mong muốn. Độ phân kỳ của chùm ion bị ảnh hưởng bởi một số tham số, bao gồm tán xạ khí và các thông số điện áp và hiện tại khác nhau.

Quá trình tạo nguồn chùm ion OIPT được cải thiện bằng cách đặt màn hình tĩnh điện trong buồng thạch anh và sử dụng cấu trúc ba lưới. Màn hình tĩnh điện ngăn chặn trường tĩnh điện xâm nhập vào nguồn ion và ngăn chặn hiệu quả sự lắng đọng của lớp dẫn điện bên trong. Cấu trúc ba lưới bao gồm lưới che chắn, lưới tăng tốc và lưới giảm tốc, có thể xác định chính xác năng lượng và điều khiển các ion để cải thiện sự chuẩn trực và hiệu quả của ion.

Hình 1. Nguồn plasma bên trong ở điện áp chùm tia

Hình 2. Plasma bên trong nguồn ở điện áp chùm tia

Hình 3. Sơ đồ hệ thống khắc và lắng đọng chùm ion

Kỹ thuật khắc chủ yếu rơi vào hai loại:

● Viến ion khắc với khí trơ (IBE): Phương pháp này liên quan đến việc sử dụng các khí trơ như argon, xenon, neon hoặc krypton để ăn mòn. IBE cung cấp khả năng khắc axit vật lý và cho phép xử lý các kim loại như vàng, bạch kim và palladium, những kim loại thường không phù hợp để khắc ion phản ứng. Đối với vật liệu nhiều lớp, IBE là phương pháp được ưa chuộng do tính đơn giản và hiệu quả của nó, như đã thấy trong quá trình sản xuất các thiết bị như Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên từ tính (MRAM).

● Vi xác ion phản ứng (RIBE): RIBE đòi hỏi phải bổ sung các khí phản ứng hóa học như SF6, CHF3, CF4, O2 hoặc Cl2 vào các khí trơ như argon. Kỹ thuật này tăng cường tốc độ ăn mòn và tính chọn lọc vật liệu bằng cách đưa ra phản ứng hóa học. RIBE có thể được đưa vào thông qua nguồn ăn mòn hoặc thông qua môi trường xung quanh chip trên nền tảng chất nền. Phương pháp thứ hai, được gọi là Khắc tia ion được hỗ trợ hóa học (CAIBE), mang lại hiệu quả cao hơn và cho phép các đặc tính khắc được kiểm soát.

Etching ion Beam cung cấp một loạt các lợi thế trong lĩnh vực xử lý vật liệu. Nó vượt trội trong khả năng khắc các vật liệu đa dạng, mở rộng ra những thách thức truyền thống đối với các kỹ thuật khắc plasma. Hơn nữa, phương pháp cho phép định hình các cấu hình bên hông thông qua nghiêng mẫu, tăng cường độ chính xác của quá trình khắc. Bằng cách giới thiệu các loại khí phản ứng hóa học, khắc chùm ion có thể tăng đáng kể tốc độ khắc, cung cấp một phương tiện để đẩy nhanh việc loại bỏ vật liệu. 

Công nghệ này cũng cho phép kiểm soát độc lập đối với các thông số quan trọng như dòng điện và năng lượng của chùm ion, tạo điều kiện cho các quá trình khắc phù hợp và chính xác. Đáng chú ý, ion Beam khắc tự hào có khả năng lặp lại hoạt động đặc biệt, đảm bảo kết quả nhất quán và đáng tin cậy. Ngoài ra, nó thể hiện tính đồng nhất khắc đáng chú ý, rất quan trọng để đạt được việc loại bỏ vật liệu nhất quán trên các bề mặt. Với tính linh hoạt của quy trình rộng, việc khắc ion Beam là một công cụ linh hoạt và mạnh mẽ trong các ứng dụng chế tạo vật liệu và vi mô.

Tại sao vật liệu than chì bán dẫn Vetek phù hợp để làm lưới chùm ion?

● Độ dẫn điện: Graphite thể hiện độ dẫn tuyệt vời, rất quan trọng đối với các lưới chùm ion để hướng dẫn các chùm ion hiệu quả để tăng tốc hoặc giảm tốc.

● Tính ổn định hóa học: Than chì ổn định về mặt hóa học, có khả năng chống xói mòn và ăn mòn hóa học, do đó duy trì tính toàn vẹn cấu trúc và sự ổn định về hiệu suất.

● Sức mạnh cơ học: Than chì có đủ độ bền cơ học và độ ổn định để chịu được các lực và áp suất có thể phát sinh trong quá trình tăng tốc chùm ion.

● Độ ổn định nhiệt độ: Than chì thể hiện sự ổn định tốt ở nhiệt độ cao, cho phép nó chịu được môi trường nhiệt độ cao trong thiết bị chùm ion mà không bị hỏng hoặc biến dạng.

Các sản phẩm lưới nguồn phún xạ tia ion bán dẫn VeTek: