Grille de sources de pulvérisation de faisceau d'ions

Une source de faisceau d'ions est une source de plasma équipée d'une grille et capable d'extraire des ions. La source de faisceau d'ions OIPT (Oxford Instruments Plasma Technology) se compose de trois composants principaux : une chambre de décharge, une grille et un neutraliseur.

Le diagramme schématique de la grille des sources de pulvérisation du faisceau d'ions fonctionnant

● La chambre de déchargeest une chambre en quartz ou en aluminium entourée d'une antenne radiofréquence. Son effet est d'ioniser le gaz (généralement de l'argon) à travers un champ radiofréquence, produisant du plasma. Le champ radiofréquence excite les électrons libres, provoquant la division des atomes de gaz en ions et en électrons, ce qui produit à son tour du plasma. La tension de bout en bout de l'antenne RF dans la chambre de décharge est très élevée, ce qui a un effet électrostatique sur les ions, ce qui en fait des ions à haute énergie.

● Le rôle de la grilledans la source d'ions consiste à disséquer les ions et à les accélérer jusqu'à l'énergie requise. La grille de la source de faisceau d'ions OIPT est composée de 2 à 3 grilles avec un modèle de disposition spécifique, qui peuvent former un large faisceau d'ions. Les caractéristiques de conception de la grille incluent l'espacement et la courbure, qui peuvent être ajustées en fonction des exigences de l'application pour contrôler l'énergie des ions.

● Un neutralisantest une source d'électrons utilisée pour neutraliser la charge ionique dans le faisceau d'ions, réduire la divergence du faisceau d'ions et empêcher la charge à la surface de la puce ou la cible de pulvérisation. Optimisez l'interaction entre le neutralisant et d'autres paramètres pour équilibrer les différents paramètres du résultat souhaité. La divergence du faisceau d'ions est affectée par plusieurs paramètres, y compris la diffusion du gaz et divers paramètres de tension et de courant.

Le processus de la source du faisceau d'ions OIPT est amélioré en plaçant un écran électrostatique dans la chambre de quartz et en adoptant une structure à trois grilles. L'écran électrostatique empêche le champ électrostatique d'entrer dans la source d'ions et empêche efficacement le dépôt de la couche conductrice interne. La structure à trois grilles comprend la grille de blindage, la grille d'accélération et la grille de décélération, qui peut définir avec précision l'énergie et conduire les ions pour améliorer la collimation et l'efficacité de l'ion.

Figure 1. Source à l'intérieur du plasma à la tension du faisceau

Figure2. Plasma à l'intérieur de la source à la tension du faisceau

Figure 3. Diagramme schématique du système de gravure et de dépôt du faisceau d'ions

Les techniques de gravure se répartissent principalement en deux catégories:

● Gravure par faisceau d'ions avec des gaz inertes (IBE): Cette méthode consiste à utiliser des gaz inertes tels que l'argon, le xénon, le néon ou le krypton pour la gravure. IBE fournit une gravure physique et permet le traitement de métaux comme l'or, le platine et le palladium, qui sont généralement inadaptés à la gravure d'ions réactifs. Pour les matériaux multicouches, l'IBE est la méthode préférée en raison de sa simplicité et de son efficacité, comme le montre la production d'appareils comme la mémoire magnétique d'accès aléatoire (MRAM).

● Gravure par faisceau d'ions réactifs (RIBE): RIBE implique l'ajout de gaz réactifs chimiques tels que SF6, CHF3, CF4, O2 ou Cl2 aux gaz inertes comme l'argon. Cette technique améliore les taux de gravure et la sélectivité des matériaux en introduisant la réactivité chimique. RIBE peut être introduit soit via la source de gravure, soit via un environnement entourant la puce sur la plate-forme de substrat. Cette dernière méthode, connue sous le nom de gravure du faisceau d'ions assistées chimiquement (CAIBE), offre une efficacité plus élevée et permet des caractéristiques de gravure contrôlées.

La gravure du faisceau d'ions offre une gamme d'avantages dans le domaine du traitement des matériaux. Il excelle dans sa capacité à gravir divers matériaux, s'étendant même à ceux traditionnellement difficiles pour les techniques de gravure du plasma. En outre, la méthode permet la mise en forme des profils des parasures par l'inclinaison des échantillons, améliorant la précision du processus de gravure. En introduisant des gaz réactifs chimiques, la gravure du faisceau d'ions peut augmenter considérablement les taux de gravure, fournissant un moyen pour accélérer l'élimination des matériaux. 

La technologie accorde également un contrôle indépendant sur les paramètres critiques tels que le courant du faisceau d'ions et l'énergie, facilitant les processus de gravure sur mesure et précis. Notamment, la gravure du faisceau d'ions offre une répétabilité opérationnelle exceptionnelle, garantissant des résultats cohérents et fiables. De plus, il présente une uniformité de gravité de gravure remarquable, cruciale pour réaliser une élimination cohérente des matériaux entre les surfaces. Avec sa large flexibilité de processus, la gravure du faisceau d'ions est un outil polyvalent et puissant dans les applications de fabrication de matériaux et de microfabrication.

Pourquoi le matériau graphite Vetek Semiconductor est-il adapté à la fabrication de grilles de faisceaux d'ions ?

● Conductivité: Le graphite présente une excellente conductivité, ce qui est crucial pour que les grilles de faisceaux d'ions guident efficacement les faisceaux d'ions pour l'accélération ou la décélération.

● Stabilité chimique: Le graphite est chimiquement stable, capable de résister à l'érosion chimique et à la corrosion, maintenant ainsi l'intégrité structurelle et la stabilité des performances.

● Force mécanique: Le graphite possède une résistance et une stabilité mécaniques suffisantes pour résister aux forces et aux pressions qui peuvent survenir pendant l'accélération du faisceau d'ions.

● Stabilité de la température: Le graphite démontre une bonne stabilité à haute température, lui permettant de résister aux environnements à haute température au sein des équipements à faisceaux d'ions sans défaillance ni déformation.

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