Griglia delle sorgenti dello Sputter a fascio ionico

Una fonte di raggio ionico è una sorgente plasmatica dotata di una griglia e in grado di estrarre ioni. La fonte del raggio di ioni OPEP (Oxford Instruments Technology) è costituita da tre componenti principali: una camera di scarico, una griglia e un neutralizzatore.

Il diagramma schematico del raggio ionico sorge griglia di lavoro

● La camera di scaricoè una camera in quarzo o alluminio circondata da un'antenna a radiofrequenza. Il suo effetto è quello di ionizzare il gas (solitamente argon) attraverso un campo a radiofrequenza, producendo plasma. Il campo a radiofrequenza eccita gli elettroni liberi, provocando la scissione degli atomi del gas in ioni ed elettroni, che a loro volta producono plasma. La tensione end-to-end dell'antenna RF nella camera di scarica è molto elevata, il che ha un effetto elettrostatico sugli ioni, rendendoli ioni ad alta energia.

● Il ruolo della retenella sorgente ionica consiste nel sezionare gli ioni e accelerarli fino all'energia richiesta. La griglia della sorgente del fascio ionico OIPT è composta da 2~3 griglie con uno schema di layout specifico, che può formare un ampio fascio ionico. Le caratteristiche di progettazione della griglia includono spaziatura e curvatura, che possono essere regolate in base ai requisiti dell'applicazione per controllare l'energia degli ioni.

● Un neutralizzatoreè una fonte di elettroni utilizzata per neutralizzare la carica ionica nel raggio ionico, ridurre la divergenza del raggio ionico e impedire la carica sulla superficie del chip o il bersaglio sputtering. Ottimizza l'interazione tra il neutralizzatore e altri parametri per bilanciare i vari parametri per il risultato desiderato. La divergenza del raggio ionico è influenzata da diversi parametri, tra cui lo scattering del gas e le varie parametri di tensione e corrente.

Il processo di sorgente del fascio di ioni OIPT viene migliorato posizionando lo schermo elettrostatico in camera di quarzo e adottando la struttura a tre aree. Lo schermo elettrostatico impedisce al campo elettrostatico di entrare nella sorgente ionica e impedisce efficacemente la deposizione dello strato conduttivo interno. La struttura a tre griglia comprende la griglia di schermatura, la griglia di accelerazione e la griglia decelerante, che possono definire con precisione l'energia e guidare gli ioni per migliorare la collimazione e l'efficienza degli ioni.

Figura 1. Plasma all'interno della sorgente alla tensione del raggio

Figura 2. Plasma all'interno della sorgente alla tensione del raggio

Figura 3. Diagramma schematico del sistema di attacco e deposizione del fascio ionico

Le tecniche di incisione si dividono principalmente in due categorie:

● Incisione del raggio ionico con gas inerte (IBE): Questo metodo prevede l'utilizzo di gas inerti come argon, xeno, neon o kripton per l'incisione. IBE fornisce l'attacco fisico e consente la lavorazione di metalli come oro, platino e palladio, che in genere non sono adatti all'attacco con ioni reattivi. Per i materiali multistrato, l'IBE è il metodo preferito grazie alla sua semplicità ed efficienza, come si è visto nella produzione di dispositivi come la memoria magnetica ad accesso casuale (MRAM).

● Incisione del raggio ionico reattivo (Ribe): Il RIBE prevede l'aggiunta di gas reattivi chimici come SF6, CHF3, CF4, O2 o Cl2 a gas inerti come l'argon. Questa tecnica migliora la velocità di attacco e la selettività del materiale introducendo reattività chimica. RIBE può essere introdotto attraverso la sorgente di attacco o attraverso un ambiente che circonda il chip sulla piattaforma del substrato. Quest'ultimo metodo, noto come attacco con fascio ionico chimicamente assistito (CAIBE), fornisce una maggiore efficienza e consente caratteristiche di attacco controllate.

L'incisione del raggio di ioni offre una serie di vantaggi nel regno della lavorazione dei materiali. Eccelle nella sua capacità di incidere materiali diversi, estendendosi anche a quelli tradizionalmente impegnativi per le tecniche di incisione al plasma. Inoltre, il metodo consente la modellatura dei profili della parete laterale attraverso l'inclinazione del campione, migliorando la precisione del processo di attacco. Introducendo gas reattivi chimici, l'attacco a fascio ionico può aumentare significativamente i tassi di attacco, fornendo un mezzo per accelerare la rimozione del materiale. 

La tecnologia garantisce inoltre un controllo indipendente su parametri critici come la corrente e l'energia del fascio ionico, facilitando processi di incisione su misura e precisi. In particolare, l'incisione con fascio ionico vanta un'eccezionale ripetibilità operativa, garantendo risultati coerenti e affidabili. Inoltre, presenta una notevole uniformità di incisione, fondamentale per ottenere una rimozione uniforme del materiale su tutte le superfici. Grazie alla sua ampia flessibilità di processo, l'incisione con fascio ionico rappresenta uno strumento versatile e potente nelle applicazioni di fabbricazione dei materiali e di microfabbricazione.

Perché il materiale di grafite a semiconduttore Vetek è adatto per la produzione di griglie a fascio ionico?

● Conducibilità: La grafite presenta un'eccellente conducibilità, che è cruciale per le griglie del raggio ionico per guidare efficacemente i raggi ionici per l'accelerazione o la decelerazione.

● Stabilità chimica: La grafite è chimicamente stabile, in grado di resistere all'erosione chimica e alla corrosione, mantenendo così l'integrità strutturale e la stabilità delle prestazioni.

● Resistenza meccanica: La grafite possiede una resistenza meccanica e stabilità sufficienti per resistere alle forze e alle pressioni che possono sorgere durante l'accelerazione del raggio ionico.

● Stabilità della temperatura: La grafite dimostra una buona stabilità ad alte temperature, consentendole di resistere agli ambienti ad alta temperatura all'interno dell'attrezzatura a fascio ionico senza fallimento o deformazione.

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