Grade de fontes de pulverização de feixe de íons

Uma fonte de feixe de íons é uma fonte de plasma equipada com uma grade e capaz de extrair íons. A fonte de feixe de íons OIPT (Oxford Instruments Plasma Technology) consiste em três componentes principais: uma câmara de descarga, uma grade e um neutralizador.

O diagrama esquemático do feixe de íons Sputter Sources Grid funcionando

● A câmara de descargaé uma câmara de quartzo ou alumínio cercada por uma antena de radiofrequência. Seu efeito é ionizar gás (geralmente argônio) através de um campo de radiofrequência, produzindo plasma. O campo de radiofrequência excita os elétrons livres, fazendo com que os átomos do gás se dividam em íons e elétrons, o que por sua vez produz plasma. A tensão ponta a ponta da antena RF na câmara de descarga é muito alta, o que tem um efeito eletrostático nos íons, tornando-os íons de alta energia.

● O papel da gradena fonte de íons é dissecar os íons e acelerá-los até a energia necessária. A grade da fonte de feixe de íons OIPT é composta por 2 a 3 grades com um padrão de layout específico, que pode formar um amplo feixe de íons. As características de design da grade incluem espaçamento e curvatura, que podem ser ajustados de acordo com os requisitos da aplicação para controlar a energia dos íons.

● Um neutralizadoré uma fonte de elétrons usada para neutralizar a carga iônica no feixe de íons, reduzir a divergência do feixe de íons e impedir o carregamento na superfície do chip ou alvo de pulverização. Otimize a interação entre o neutralizador e outros parâmetros para equilibrar os vários parâmetros para o resultado desejado. A divergência do feixe de íons é afetada por vários parâmetros, incluindo espalhamento de gás e vários parâmetros de tensão e corrente.

O processo de fonte de feixe de íons OIPT é aprimorado colocando a tela eletrostática na câmara de quartzo e adotando a estrutura de três grades. A tela eletrostática impede que o campo eletrostático entre na fonte de íons e impede efetivamente a deposição da camada condutiva interna. A estrutura de três grades inclui a grade de blindagem, a aceleração da grade e a desaceleração da grade, que pode definir com precisão a energia e impulsionar os íons para melhorar a colimação e a eficiência do íon.

Figura 1. Fonte interna de plasma na tensão do feixe

Figura2. Plasma dentro da fonte na tensão do feixe

Figura 3. Diagrama esquemático do sistema de gravação e deposição de feixe de íons

Técnicas de gravação se enquadram principalmente em duas categorias:

● Gravura por feixe de íons com gases inertes (IBE): Este método envolve o uso de gases inertes como argônio, xenônio, néon ou criptônio para gravação. O IBE fornece gravação física e permite o processamento de metais como ouro, platina e paládio, que normalmente são inadequados para gravação com íons reativos. Para materiais multicamadas, o IBE é o método preferido devido à sua simplicidade e eficiência, como visto na produção de dispositivos como a memória magnética de acesso aleatório (MRAM).

● Gravura por feixe de íons reativos (RIBE): Ribe implica a adição de gases reativos químicos, como SF6, CHF3, CF4, O2 ou CL2, para gases inertes como o argônio. Essa técnica aprimora as taxas de gravação e a seletividade do material, introduzindo a reatividade química. O RIBE pode ser introduzido através da fonte de gravação ou através de um ambiente em torno do chip na plataforma do substrato. O último método, conhecido como gravura de feixe de íons assistido quimicamente (CAIBE), fornece maior eficiência e permite características controladas de gravação.

A gravura do feixe de íons oferece uma variedade de vantagens no campo do processamento de materiais. Ele se destaca em sua capacidade de gravar diversos materiais, estendendo -se até aqueles tradicionalmente desafiadores para as técnicas de gravura plasmática. Além disso, o método permite a formação de perfis da parede lateral através da inclinação da amostra, aumentando a precisão do processo de gravação. Ao introduzir gases reativos químicos, a gravação do feixe de íons pode aumentar significativamente as taxas de gravação, fornecendo um meio de agilizar a remoção do material. 

A tecnologia também concede controle independente sobre parâmetros críticos, como corrente de feixe de íons e energia, facilitando processos de gravação personalizados e precisos. Notavelmente, a gravura do feixe de íons possui repetibilidade operacional excepcional, garantindo resultados consistentes e confiáveis. Além disso, mostra a notável uniformidade de gravação, crucial para alcançar a remoção consistente de material entre as superfícies. Com sua ampla flexibilidade do processo, a gravura do feixe de íons permanece como uma ferramenta versátil e poderosa em aplicações de fabricação de materiais e microfabricação.

Por que o material de grafite semicondutor vetek é adequado para a fabricação de grades de feixe de íons?

● Condutividade: A grafite exibe excelente condutividade, o que é crucial para que as grades de feixes de íons guiem efetivamente os feixes de íons para aceleração ou desaceleração.

● Estabilidade química: A grafite é quimicamente estável, capaz de resistir à erosão e corrosão química, mantendo assim a integridade estrutural e a estabilidade do desempenho.

● Força mecânica: A grafite possui resistência mecânica e estabilidade suficientes para suportar as forças e pressões que podem surgir durante a aceleração do feixe de íons.

● Estabilidade da temperatura: O grafite demonstra boa estabilidade em altas temperaturas, permitindo-lhe suportar ambientes de alta temperatura em equipamentos de feixe de íons sem falhas ou deformações.

VeTek Semiconductor Ion Beam Sputter fornece produtos de grade: