ايون ترسب الحزمة -- تطبيقات وفوائد بواسطة البلازما أكسفورد تكنولوجيا الآلات

الموضوعات التي تغطيها

نظرة عامة

تعرض هذه الورقة استعراضا للتكنولوجيا الحزمة ايون. في هذه المراجعة سوف يتم عرض التطبيقات الرئيسية ومزايا استخدام تكنولوجيا الحزمة ايون لعمليات الترسيب بالمقارنة مع التكنولوجيا مثل البلازما أو التبخير (PVD). لتبدأ مع ذلك ، يمكن وصفها لمحة عامة عن كيفية إنشاء شعاع الأيوني. ثم وهذا سوف يعقبها عرض ومناقشة لبعض تطبيقات التكنولوجيا المفيد شعاع الأيوني.

ما هو مصدر الحزمة إيون؟

أساسا ، مصدر شعاع ايون هو مصدر البلازما مزودة مجموعة من شبكات تمكن تيار من الأيونات ليكون استخراجه. مصدرنا شعاع ايون لديه ثلاثة أجزاء رئيسية هي : غرفة التفريغ ، والشبكات وneutraliser و.

ويتم إنتاج الأيونات في غرفة التصريف عن طريق إخضاع غاز (عادة أرغون) إلى حقل RF. ويتم ضخ الغاز إلى غرفة الكوارتز أو الألومينا مع لفائف RF الهوائي بالطاقة من حوله. حقل RF يثير الإلكترونات الحرة حتى لديهم ما يكفي من الطاقة لكسر ذرات الغاز في الأيونات والإلكترونات ، هذا ويشار إليها باسم "اقتران الاستقرائي". فان هذا الغاز المتأين وبالتالي يتم تأسيس البلازما. يمكن أن الجهد نهاية إلى نهاية RF على قيم عالية تصل إلى هوائي. يمكن لتأثير هذا الجهد على الأيونات تكون القوة الكهروستاتيكية التي من شأنها خلق الأيونات تنشيط للغاية. على الرغم من أن هذا التأثير من شأنه أن يجعل مصدر ايون سهلة للبدء ، فإن هذه الأيونات تآكل مصدر ايون الاخرق من قبل ، وإلحاق أضرار به وخلق التلوث في هذه العملية ؛ هذا ويشار إليها باسم "اقتران بالسعة".

مصادر الشعاع الأيوني من الآلات أكسفورد

في مصدر ايون أكسفورد ، هو قمعها بالسعة اقتران عن طريق وضع الدرع الكهربائي داخل الغرفة للسماح فقط الكوارتز المكون RF المغناطيسي لنقل الطاقة للذرات الغاز. الدرع الكهربائي يمنع الحقل الكهربائي ، ولدت في لفائف من هوائي الترددات اللاسلكية ، من الدخول إلى مصدر أيون. كما أنه يساعد على تفتيت أي إجراء من طلاء المستمر على إيداع داخل أنبوب الكوارتز البلازما التي يمكن أن الشاشة وتقليل كفاءة توليد البلازما لقوة الترددات اللاسلكية.

الشبكات

دور الشبكات هو أساسا لتسريع الأيونات مع سرعة عالية. عادة ، يتم إجراء مجموعات لدينا شبكة من شبكات اثنين أو ثلاثة (انظر الشكل 1A). وشبكات لديها نمط ثقب محددة مع فتحات عديدة ، بل هو مزيج من كل beamlets الفردية التي تشكل شعاع. بين الانفصال وانحناء الشبكة الشبكة هي أيضا مهمة اعتمادا على التطبيق المطلوب ، على سبيل المثال اعتمادا على الحجم المستهدف أن باءت بالفشل أو معدل الترسيب.

مصدرنا ايون البلازما تنتج درجات الحرارة المنخفضة مع أيونات (الباردة) بطيء (<1eV) الذي يمكن استخلاصه من مصدر ايون عبر شبكات الطاقة مع محددة جيدا ، والتي لا تسبب أي تآكل كبير في هيكل الشبكة.

النظر في نظام الشبكات الثلاث ، معين تطبيق فرق الجهد أو الجهد عبر الشبكات يوفر القوة الدافعة للأيونات. الشبكة الداخلية في اتصال مع البلازما ، ودعا "شبكة الشاشة" ، هو الذي يحدد شعاع الجهد أو الطاقة. يتم تعيين هذا في الإيجابية المحتملة بالنسبة إلى الأرض. مرة واحدة خلال ثقوب الشبكة الشاشة ، يتم استخدام السلبية المحتملة بالنسبة إلى الأرض وبالتالي أكثر سلبية بكثير بالنسبة لشبكة الشاشة لتسريع الأيونات. الفرق مجموع المحتملة يمثل الجهد لاستخراج الحزم. ويستند عادة الثالثة "المبطئ" الشبكة ويساعد إيزاء شعاع (يقلل الاختلاف في شعاع) ، ويقمع الإلكترون الخلفية ويقلل من تدفق redeposition من المواد باءت بالفشل مرة أخرى على الشبكة مسرع وداخل المصدر. وهذا بدوره يزيد من الفترة ما بين بانخفاض مرات لتنظيف الشبكة وأيضا يجعل شبكات التنظيف أسهل. الطاقة النهائية للأيونات استخراج تساوي مجموعة الطاقة شعاع (V _B) (انظر الشكل 1B).

الشكل 1. شعاع شبكة ثلاثية تشكيل هيكل

Neutralisers

وأخيرا ، فإن العنصر الثالث الذي يشكل مصدر ايون أكسفورد neutraliser ، الذي هو عبارة عن مصدر الإلكترون الذي يوازن تهمة الأيونات في شعاع وذلك للحد من آثار الفضاء تهمة التسبب في تباين الشعاع من خلال التنافر المتبادل بين الأيونات وبغية لمنع شحن من رقاقة ضوئية أو الهدف. عموما ، فإن أكثر من الإلكترونات المنبعثة من neutraliser من الأيونات من المصدر ، ولكن هذه عادة لا تجمع بشكل مباشر مع تيار ايون لتشكيل ذرات محايدة. تباين شعاع هي وظيفة من الكثير من العوامل ، ويتأثر أيضا V _B (شعاع الجهد) ، وأنا _ب (شعاع الحالية) ، والخامس _على (الجهد المسرع) ، وأنا _N (neutraliser الحالي) ، وغيرها ، والتي تشتت الغاز اعتمادا على الغرفة الضغط ، والذي هو سبب واحد للحفاظ على ضغط الغرفة عند أدنى مستوى ممكن. تفاعل معقد والأمثل هو عملية لتحقيق التوازن بين مختلف المعايير حتى يتم الحصول على النتيجة المرجوة.

تعيين الأساسية المزدوجة ايون الشعاع التتفيل الدائرة حتى

لقوارب الأساسية (ثنائية ايون الشعاع التتفيل) غرفة إعداد ، انظر الشكل 2 أدناه ، وتضم مصدر ترسب التي تركز بدقة شعاع ايون تحييد على هدف مع بالامتداد الحد الأدنى ، وذلك لتجنب التلوث من الأفلام إيداع. تمكن هذه المواد مثل الاتحاد الافريقي ، والكروم ، تي ، وحزب العمال عن اغاني المعادن ، والمواد المغناطيسية مثل الحديد ، والتعاون ، النيكل ، وما إلى ذلك أو العوازل مثل SiO ₂ ، شارع ₂ O ₃ ، وما إلى ذلك لتودع (قائمة غير قابلة شاملة).

ويضم أيضا مصدر مساعدة / حفر التي يمكن أن تؤدي وظائف مختلفة : يمكن استخدامه لحفر الركيزة (طاحونة أو أيون) ، بل يمكن تقديم "المساعدة" في عملية ترسب بقذف الفيلم إيداع مع الأيونات النشيطة التي يمكن أن تحسن أو تعديل خصائص الفيلم أو رياضيات الكيمياء و / أو الآثار المادية الكيميائية ، ويمكن أيضا استخدامه كمصدر نظيف ما قبل منخفضة الطاقة الركيزة قبل الترسيب. في بعض الأحيان ، يتم استخدام هذا المصدر من دون شبكات كمصدر البلازما من المتطرفين "الحرارية" المنشط لتعديل المواد الكيميائية للإيداع مع التقليل من القصف الفعلي للالركيزة.

ويمكن أيضا أن تكون أداة Ionfab الموردة مع واحد فقط أو غيرها من المصادر ايون أعلاه ، إما لترسب فيها غير مطلوب مساعدة أو حفر للعملية ، أو كأداة تعديل النقش / طحن / السطح حيث لا تتطلب الترسيب.

عرض التخطيطي الرقم 2. نظام Ionfab

ترسب المواد عن طريق الترسيب ايون الشعاع

بعض المواد الأكثر شيوعا هي أكاسيد أودعت مثل قناة ₂ O ₃ ، تا ₂ O ₅ ، ₂ شافي وتيو ₂ (O ₂ عادة من آل ₃ ، تا ، سي ، شافي ₍₂₎ والأهداف ومع تي O ₂ إضافة إلى الغاز العملية). في الواقع ، يمكن عرض O ₂ إما مباشرة أو من خلال غرفة خلع و / أو مصدر مساعدة ، وهذا يسمح لتودع العوازل متكافئة سواء من هدف عازلة stochiometric ، حيث يتم استبدال نضوب الأكسجين أثناء الاخرق ، أو من هدف معدني في الوضع التفاعلي حيث تتأكسد ذرات المعدن باءت بالفشل في مرحلة ما الذي يمكن أن يكون على الهدف ، أثناء عبورهم إلى الركيزة أو على الركيزة إذا كان الأوكسجين التي تحمل شعاع مساعدة أو يستخدم البلازما. ويمكن أيضا المصدر الثاني تستعمل لتنظيف الركيزة قبل ، على سبيل المثال ، وتحقيق تحسين الالتصاق من الأفلام أو إزالة أكاسيد الأصلي ، أو على شكل مساعدة مادية لترسب خلال densify مزيد من الأفلام.

ويمكن أن يتم الشيء نفسه بالنسبة لترسب نتريد ، مثل سي ₃ ن ₄ باستخدام سي _{3 (4)} والهدف N N ₍₂₎ في الغرفة أو مساعدة المصدر. ويمكن أيضا أخرى ، المزيد من المواد "الغريبة" ، مثل إم جي إف ₂ ، ₃ الجيش اللبناني ، NB ₂ O ₅ ، ZrO ₃ ، Y ₂ O ₃ ، HFO _{2 3} YF الخ ، تودع من قبل (رد الفعل و / أو المساعدة) ايون شعاع الاخرق والقائمة تشمل المواد مثل _X VO الذي يتطلب مراقبة دقيقة للغاية من الغاز نسب عملية تتيح تحقيق غاية محددة الحرارية الكهربائية خصائص حساسة تطبيقات التصوير الحراري.

والسيطرة على خصائص النمو للأفلام باستخدام أدوات من أدوات أكسفورد

أداتنا يسمح أيضا لتكون الركيزة استدارة وارتفع بالنسبة للبصق اتجاه تدفق مزيد من تمكين "توليف" النمو فيلم / خصائص فضلا عن تغطية لخطوة السيطرة على ترسب طوبولوجيا السطح. وسوف تكون أقل معدلات ترسب من التبخر ، ولكن هذا لا يسمح التحكم أكثر من ذلك بكثير مع معدل الترسيب أكثر من ذلك بكثير ويمكن التنبؤ بها مما يسمح للاستنساخ دقيق جدا للتحكم في سمك مجرد التوقيت. هو أيضا باءت بالفشل والمادية المودعة في بيئة درجة حرارة أقل بكثير من التبخر. ويمكن بالتالي درجة حرارة الركيزة الفعلية أن تظل منخفضة جدا خلال تجهيز باستخدام الهيليوم غذت قدرة التبريد الخلفية الجانبية.

ايون ترسب الحزمة والبيئات الضغط المنخفض

ايون ترسب شعاع يعمل في بيئة ضغط أقل من ذلك بكثير (في حدود 10 ^-4 عربة أو أقل) من المعيار المغنطرون الاخرق ، لذلك أي بصق الغاز (مثل وصول) إدراجها في الفيلم هو أقل بكثير من مشكلة (كما هو صحيح أيضا بالنسبة التبخر). المسار يعني خالية من الأيونات وباءت بالفشل وبالتالي زيادة كبيرة في المواد التي يمنع أيضا thermalisation من المواد وكذلك باءت بالفشل ، مما أدى إلى إيداع ذرة الطاقات الحركية (عادة بين 1-100 EV) أعلى بكثير من ، على سبيل المثال ، في حالة من ذرات تبخرت .

ايون ترسب الحزمة السطحية وقبل السينما النظيفة ومكافحة الإجهاد

منذ إعداد الركيزة و / أو الاجهاد الفيلم وعادة ما تكون سببا للمشاكل في الالتصاق للسمكا الأفلام ، ايون ترسب شعاع يمكن أن توفر كل من السطح قبل النظيفة والسيطرة على الإجهاد الفيلم من المصدر ايون الثانية. علاوة على ذلك ، ايون ترسب شعاع لا تعاني من مشكلة "البصق" غالبا ما ينظر في التبخر.

المودعة جودة الحزمة ايون أفلام

ويمكن تقسيم الفيلم الصفات المودعة في فئات البصرية والميكانيكية :
وتتميز الخصائص البصرية للفيلم رقيق من الصفات التالية :

• نفاذية (القيم المرتبطة التشتت والتجانس)
• الامتصاص (المقترنة خصائص الشفافية)
• مبعثر (المقترنة خشونة السطح وعيوب وحدة التخزين)

لدينا شعاع ايون المغطون البصرية مخصص تعطي نتائج جيدة مبعثر خسارة بفضل ترسب الفيلم على نحو سلس. الشكل 3 أدناه بعض الأمثلة على واحد من طبقات أكسيد شافي ₍₂₎ وتيو ₂ على رقاقة سيليكون. أودعت وخشونة سطح 0.22nm التربيعي للسيليكون ₃ ن ₄ على رقاقة سيليكون كما تم قياسه.

الرقم خشونة القياسات السطحية التقييم 3. بواسطة AFM

الموثوقية والقدرة على التكاثر من ترسب الحزمة ايون

ومع ذلك ، بالإضافة إلى سلاسة الفيلم ممتازة ، ويجب أن يكون أداة شعاع ايون مصادر موثوق بها وقابلة للتكرار إذا كانت هي نفس النتائج التي يمكن الحصول عليها عن الفيلم القادم لتودع. سماكة الفيلم على حد سواء والانكسار استنساخ مؤشر مهم جدا عند ايداع الطلاء متعدد الطبقات.

في الشكل هو مبين أدناه تا ₂ 4 ₅ O ترسب على مدى ثلاثة أشواط متتالية يقاس عبر رقاقة "8 المودعة على رقاقة سيليكون. ويبين الشكل 5 معامل الانكسار المقابلة تكرار الحصول على نفس ثلاثة أشواط متتالية ترسب. ويبين الشكل 6 مثال سي ₃ ن ₄ التوحيد ترسب على مدى 100mm على رقاقة سيليكون مع التوحيد مؤشر الانكسار ± 0.1 ٪. الشكل 7 يبين مثال التوحيد شافي ترسب ₂ عبر 200MM على رقاقة سيليكون مع أفضل من ± 0.1 ٪ مؤشر الانكسار التوحيد مع استبعاد الحافة 5mm. ويمكن ملاحظة أن يرتبط الوضع مختلف منحنى بالمقارنة مع ₂ تا ₅ ترسب يا قرص الطابعة مع المواقع المختلفة والتي تؤثر على المعلمات شعاع شعاع الاختلاف.

الشكل 4. تا ₂ O ₅ التوحيد ترسب على مدى ثلاثة أشواط متتالية على رقاقة سيليكون 200MM

الشكل 5. تشتت للتكرار لمؤشر تا O _{2 5} الانكسار على ثلاثة أشواط متتالية

الشكل 6. سي ₃ ن ₄ التوحيد ترسب على مدى 100mm على رقاقة سيليكون

الشكل 7. شافي التوحيد ترسب ₂ عبر 200MM على رقاقة سيليكون

تطبيقات الحزمة ترسيب ايون

وترد أدناه بعض الأمثلة من التطبيقات التي تستخدم أدوات لدينا :

• الليزر بار طلاء
• تصفية احد تجويف
• ثلاثة تجاويف ميرور
• الليزر الدائري الجيروسكوب

الليزر بار طلاء

• الليزر بار طلاء للحانات الفردية على كل من الجوانب : ثنائي الموجة المضادة للانعكاس طلاء المعلمات (ع) مع طبقة 8 تا ₂ O ₅ / ₂ شافي الطلاء.
• انتقال @ 532nm : 99.815 ٪
• انتقال @ 1064nm : 99.390 ٪

الشكل 8. طلاء مضاد التأمل (ع) مع 8 طبقات الطلاء طلاء O ₂ تا ₅ / ₂ شافي.

تصفية احد تجويف

في الشكل 9 أدناه يمكن أن ينظر إلى النظرية النفاذية محسوبة مع ماكلويد جنبا إلى جنب مع والمودعة المسح متعدد الطبقات مع قياس الطيف

• ذروة الإدراج خسارة 0.08dB
• FWHM = 2.021nm
• مركز الطول الموجي : 1553.4 نانومتر ،
• 40 QW في

الرقم 9. النفاذية واحدة تجويف

ثلاثة تجاويف ميرور

الرقم 10 أدناه يبين المسح الإدراج مقابل خسارة الطول الموجي.

• مركز 1549.8nm الطول الموجي (ITU = 1549.72nm)
• تمر حاليا باند (@ -- 0.5dB) = 1.07nm
• توقف حاليا باند (@ -- 25dB) = 2.7nm
• فقدان الإدراج (@ 1549.7nm : 193.45THz) = - 0.086dB

الرقم 10. إدراج فحص مقابل خسارة الطول الموجي للمرآة تجاويف three

الليزر الدائري الجيروسكوب

الرقم 11 أدناه يبين المسح انتقال مرآة مصممة لل633nm عند 45 درجة.

• خسارة مرآة <60ppm
• التوحيد <± 0.0005
• خشونة السطح <1A

الرقم 11. مسح إحالة مرآة مصممة لل633nm على 45 درجة

وقد حققت بعض من عملائنا إجمالي الخسائر أقل من 20 صفحة في الدقيقة للالمرايا على عصابة جيروسكوب الليزر. بيئة نظيفة وغرفة عملية التحسين فضلا عن إعداد النظام هي المفتاح لكي مجموع الخسائر إلى أن تبقى في حدها الأدنى.

قائمة من التطبيقات واسعة النطاق مع وجود ثبت سوى أمثلة قليلة. العديد من أنواع الطلاء متعدد الطبقات ، وقابلة للتنفيذ ، اعتمادا على نوع من وسائل طلاء ، الإنتاجية والجودة ، حسب مختلف يمكن توفيرها لرصد ومراقبة نموها مثل شاشات الكريستال الكوارتز أو في رصد بصري الموقع.

ملخص

كما رأينا أعلاه ، فإن الفوائد الرئيسية التي توفرها ترسب شعاع ايون هي :

• عالية الجودة سطح
• سلسة أفلام كثيفة
• تشتت منخفضة جدا
• البصري خسائر منخفضة جدا
• تشغيل جيدة جدا لتشغيل عملية التكرار
• ممتازة التوحيد
• أقصى قدر من المرونة
• مجموعة من التطبيقات

المصدر : أكسفورد الآلات تكنولوجيا البلازما .

لمزيد من المعلومات عن هذا المصدر ، يرجى زيارة أكسفورد الآلات تكنولوجيا البلازما .