IonTräger-Absetzung - Anwendungen und Vorteile durch Oxford-Instrument-Plasma-Technologie

Themen Umfaßt

Überblick
Was ist eine IonenTräger-Quelle?
IonTräger-Quellen von Oxford-Instrumenten
     Gitter
     Neutralisationsgeräte
Grundlegende DoppelIonenTräger-SpritzenKammer-Installation
Absetzung von Materialien Unter Verwendung der IonenTräger-Absetzung
SteuerungsEigenschaften und Wachstum von Filmen Unter Verwendung der Hilfsmittel von Oxford-Instrumenten
IonTräger-Absetzungs-und Niederdruck-Umgebungen
IonTräger-Absetzung und Oberfläche Reinigen vor und Filmen Druck-Regelung
Die Qualität von IonenTräger-Abgegebenen Filmen
Zuverlässigkeit und Reproduzierbarkeit der IonenTräger-Absetzung
Anwendungen der IonenTräger-Absetzung
     Laser-Gerichts-Beschichtung
     Einzelner Kammer-Filter
     Drei Kammer-Spiegel
     Ring Laser-Kreisel
Zusammenfassung

Überblick

Dieses Papier vermittelt einen Überblick der IonenTräger-Technologie. In dieser Zusammenfassung werden die Hauptanwendungen und die Vorteile des Einsetzens der IonenTrägertechnologie für Absetzungsprozesse, wenn sie verglichen werden mit Technologie wie Plasma oder Verdampfung (PVD) dargestellt. Um mit zu beginnen, wird ein Überblick über wie ein Ionenträger erzeugt wird beschrieben. Dieses wird dann von einer Darstellung und von einer Diskussion über einige günstige Anwendungen der Ionenträgertechnologie gefolgt.

Was ist eine IonenTräger-Quelle?

Im Wesentlichen ist- eine Ionenträgerquelle eine Plasmaquelle, die mit einem Set Gitter befestigt wird, einen Strom von Ionen aktivierend extrahiert zu werden. Unsere Ionenträgerquelle hat die folgenden drei Hauptteile: die Einleitungskammer, die Gitter und das Neutralisationsgerät.

Ionen werden in der Einleitungskammer produziert, indem man ein Gas (normalerweise Argon) einem HF-Bereich unterwirft. Das Gas wird in eine Quarz- oder Tonerdekammer mit einer HF angeschalteten Ringantenne um es geführt. Der HF-Bereich erregt freie Elektronen, bis sie genügend Energie haben, zum von Gasatomen in Ionen und in Elektronen zu brechen; dieses gekennzeichnet als „induktive Kupplung „. Das Gas wird folglich ionisiert und ein Plasma wird festgelegt. Die aufeinander folgende HF-Spannung auf der Antenne kann hohe Werte erreichen. Der Effekt dieser Spannung auf die Ionen kann eine elektrostatische Kraft sein, die in hohem Grade erregte Ionen herstellt. Obgleich dieser Effekt die Ionenquelle einfach zu beginnen machen würde, fressen diese Ionen die Ionenquelle ab, indem sie spritzen, schädigen ihn und erstellen Verunreinigung im Prozess; dieses gekennzeichnet als „kapazitive Kopplung“.

IonTräger-Quellen von Oxford-Instrumenten

In der Oxford-Ionenquelle wird kapazitive Kopplung unterdrückt, indem man ein elektrostatisches Schild innerhalb der Quarzkammer legt, um nur der HF magnetisches Bauteil Energie auf die Gasatome übertragen zu lassen. Das elektrostatische Schild verhindert den elektrischen Bereich, erzeugt über dem Ring der HF-Antenne, am Eintragen der Ionenquelle. Es hilft auch, jede kontinuierliche Leitbeschichtung vom Abgeben auf dem Innere des Quarzplasmagefäßes oben zu brechen, das die Plasmagenerations-Leistungsfähigkeit der HF-Leistung mit filter versehen und verringern könnte.

Gitter

Die Rolle der Gitter ist im Wesentlichen, Ionen mit einer hohen Geschwindigkeit zu beschleunigen. Gewöhnlich werden unsere Gittersets von zwei oder drei Gitter gemacht (sehen Sie Abbildung 1a). Die Gitter haben ein spezifisches Lochmuster mit zahlreichen Öffnungen; es ist die Kombination aller einzelnen beamlets, die den Träger bilden. Inter-Gitter Trennung und Gitterbiegung sind auch abhängig von der benötigten Anwendung, zum Beispiel abhängig von der gespritzt zu werden Zielwichtig Größe, oder Absetzungskinetik.

Unsere Ionenquelle produziert ein Plasma der niedrigen Temperatur mit langsamen (kalten) Ionen (<1eV) die von der Ionenquelle über die Gitter mit einer gut definierten Energie extrahiert werden können und die keine beträchtliche Abnutzung der Gitterzelle verursachen.

In Betracht einer Anlage mit drei Gitter stellt eine spezifische angewandte Spannungsdifferenz oder eine Spannung über den Gitter die treibende Kraft für die Ionen zur Verfügung. Das innere Gitter in Verbindung mit dem Plasma, genannt „Bildschirmgitter“, ist das, das Trägerspannung oder -energie einstellt. Dieses wird an einem positiven Potenzial im Verhältnis zu Boden eingestellt. Einmal durch die Bildschirmgitterlöcher, wird ein Minuspotenzial im Verhältnis zu Boden und folglich weit negativer im Verhältnis zu dem Bildschirmgitter verwendet, um die Ionen zu beschleunigen. Die Gesamtspannungsdifferenz stellt die Extraktionsspannung für den Träger dar. Das dritte „Verlangsamer“ Gitter wird normalerweise und Hilfsträger Collimation (verringert Abweichung des Trägers), geerdet, das zurück-strömende Elektron unterdrückt und verringert Redeposition der gespritzten Materialrückseite auf das Beschleunigergitter und -innere die Quelle. Dieses erhöht der Reihe nach den Zeitraum zwischen Ausfallzeiten für Gitterreinigung und macht auch das Gittersäubern einfacher. Die abschließende Energie der extrahierten Ionen ist der Setstrahlenenergie gleich (V)B (sehen Sie Abbildung 1b).

Abbildung 1. Eine Träger-Entstehungszelle mit drei Gitter

Neutralisationsgeräte

Schließlich ist- das dritte Element, welches die Oxford-Ionenquelle festsetzt, ein Neutralisationsgerät, das im Allgemeinen eine Elektronenquelle ist, die die Ladung der Ionen im Träger ausgleicht, um die Raumladungseffekte zu verringern, die Strahldivergenz durch gegenseitige Abstossung der Ionen und zwecks die Aufladung des geleuchteten Wafers oder des Ziels zu verhindern verursachen. Im Allgemeinen werden mehr Elektronen vom Neutralisationsgerät als Ionen von der Quelle ausgestrahlt, gleichwohl diese nicht normalerweise direkt mit dem Ionenstrom kombinieren, um neutrale Atome zu bilden. Strahldivergenz ist eine Funktion vieler Parameter, VB (Trägerspannung), IB (Strahlstrom), VA (Beschleunigerspannung), IN (Neutralisationsgerätstrom), Usw. und wird auch durch das Gas beeinflußt, das abhängig von dem Kammerdruck zerstreut, der ein Grund ist, den Kammerdruck so niedrig zu halten, wie möglich. Die Interaktion ist komplex und Optimierung ist ein Prozess des Ausgleichens der verschiedenen Parameter, bis das erwünschte Ergebnis erzielt ist.

Grundlegende DoppelIonenTräger-SpritzenKammer-Installation

Die grundlegende Kammerinstallation DIBS (Spritzende der DoppelIonenTräger), sehen die untengenannte Abbildung 2, enthält eine Absetzungsquelle, die genau einen neutralisierten Ionenträger auf ein Ziel mit minimalem Überschuss fokussiert, um Verunreinigung von abgebenden Filmen zu vermeiden. Dieses aktiviert Materialien wie Au, Cr, Ti, Pint für Metallspuren, magnetische Materialien wie F.E., abgegeben zu werden Co, Ni, Usw. oder Dielektrika wie2 SiO,23 AlO, Usw. (die Liste ist unvollständig).

Es enthält auch eine Vorlage/eine Ätzungsquelle, die verschiedene Funktionen erfüllen können: es kann verwendet werden, um (oder Ionentausendstel) die Substratfläche zu ätzen; es kann „Unterstützung“ dem Absetzungsprozeß gewähren, indem es den abgebenden Film mit Energieionen bombardiert, die die Filmeigenschaften oder -stöchiometrie durch die körperlichen und/oder chemischen Effekte verbessern oder ändern können; es kann als niederenergetisches auch verwendet werden vorreinigt von der Substratfläche vor Absetzung. Manchmal wird diese Quelle ohne Gitter als Plasmaquelle von ` thermischen' aktivierten Radikale für chemische Modifikation des abgebenden Materials bei der Minderung der körperlichen Bombardierung der Substratfläche verwendet.

Das Ionfab-Hilfsmittel kann mit nur einem oder anderem der oben genannten Ionenquellen auch angegeben werden, jedes für Absetzung, in der Vorlage oder Ätzung nicht für den Prozess gefordert wird, oder als Radierung/Präge-/Oberflächenmodifikationshilfsmittel, in dem keine Absetzung gefordert wird.

Abbildung 2. Schematischer Aufbau einer Ionfab-Anlage

Absetzung von Materialien Unter Verwendung der IonenTräger-Absetzung

Einige der geläufigsten abgegebenen Materialien sind Oxide wie AlO23, TaO25, SiO2 und TiO2 (normalerweise von AlO-23, Ta-, Si-, SiO-2 und Tizielen und mit O2 hinzugefügt dem Prozessgas). Tatsächlich kann2 O entweder direkt in die Kammer oder durch die Absetzung und/oder die Vorlagenquelle eingeführt werden; dieses erlaubt, dass stöchiometrischen Dielektrika irgendein von einem stochiometric dielektrischen Ziel, in dem Sauerstoffentleerung während des Spritzens ausgetauscht wird, oder von einem Metallziel im reagierenden Modus abgegeben werden, in dem die gespritzten Metallatome zu einem bestimmten Zeitpunkt oxidiert werden, die auf dem Ziel, während der Durchfahrt zur Substratfläche sein konnten oder auf der Substratfläche, wenn ein Sauerstoffpeilung Vorlagenträger oder -plasma verwendet wird. Der Zweitlieferant kann für Substratfläche auch verwendet werden vorreinigen zu, zum Beispiel erzielen Sie verbesserten Beitritt der Filme oder löschen Sie gediegene Oxide oder während eine körperliche Vorlage während der Absetzung, um die Filme weiter densify.

Die selben können für Nitridabsetzung, z.B. Sünde unter Verwendung eines34 Sündenziels und34 eines N in der2 Kammer- oder Vorlagenquelle getan werden. Anderes, mehr exotisches `', Materialien, wie MGF, LaF2, NbO3,2 ZrO5, YO3,2 HfO3 YF2 Usw.3 , auch werden durch (den reagierenden und/oder unterstützten) spritzenden Ionenträger abgegeben möglicherweise und die Liste umfaßt solches Material wie VL, dasX extrem genaue Regelung von Prozessgasverhältnissen benötigt zu erlauben, dass sehr spezifische thermoelektrische Eigenschaften für empfindliche Wärmebildgebungsanwendungen erzielt werden.

SteuerungsEigenschaften und Wachstum von Filmen Unter Verwendung der Hilfsmittel von Oxford-Instrumenten

Unser Hilfsmittel erlaubt auch, die Substratfläche wird, im Verhältnis zu der Spritzungsmagnetfeldrichtung rotiert zu werden und geneigt, des Filmwachstums/der Eigenschaften sowie der Schrittdichteregelung für Absetzung auf Oberflächentopologie „weiter justieren“ aktivierend. Absetzungskinetik sind niedriger als Verdampfung, aber diese gewährt viel mehr Regelung mit einer viel reproduzierbareren und vorhersagbareren Absetzungskinetik, sehr genaue Stärkeregelung einfach erlaubend, indem es Zeit festsetzt. Das Material wird auch in einer Umgebung der viel niedrigeren Temperatur als Verdampfung gespritzt und abgegeben. Die tatsächliche Substratflächentemperatur kann sehr niedrig folglich gehalten werden während des Aufbereitens unter Verwendung des Heliums, das abkühlende Fähigkeit der Rückseite geführt wird.

IonTräger-Absetzungs-und Niederdruck-Umgebungen

Ionenträgerabsetzung läuft in eine viel Niederdruckumgebung (in der 10--4 Torr-Reichweite oder senken Sie), als spritzende das Standardmagnetron, also spritzen irgendwelche Einbeziehung des Gases (z.B. AR) im Film ist viel kleiner eines Problems (wie auch für Verdampfung wahr ist). Die mitllere freie Weglänge von Ionen und von gespritztem Material wird dementsprechend groß, das auch Thermalisierung des gespritzten Materials auch sperrt, mit dem Ergebnis der abgebenden kinetischen Energie des Atoms (gewöhnlich zwischen eV 1 bis 100) viel höher als zum Beispiel im Falle der verdunsteten Atome erhöht.

IonTräger-Absetzung und Oberfläche Reinigen vor und Filmen Druck-Regelung

Seit Substratflächenvorbereitung und/oder Filmdruck normalerweise sind die Ursache von Problemen im Beitritt für Dickfilme, kann Ionenträgerabsetzung Oberfläche vorreinigen und Filmdruckregelung zur Verfügung stellen durch die zweite Ionenquelle. Außerdem leidet Ionenträgerabsetzung nicht unter dem Problem „des Spratzens“ häufig gesehen in der Verdampfung.

Die Qualität von IonenTräger-Abgegebenen Filmen

Die abgegebenen Filmqualitäten werden in die optischen und mechanischen Kategorien unterteilt möglicherweise:
Optische Eigenschaften eines Dünnfilms werden durch die folgenden Qualitäten gekennzeichnet:

  • Beförderung (verbunden mit dispersiven Werten und Homogenität)
  • Absorption (verbunden mit Transparenzeigenschaften)
  • Streuung (verbunden mit Oberflächenrauigkeits- und Volumendefekten)

Unsere engagierten optischen Auftragmaschinen des Ionenträgers geben gute Streuungsverlustergebnisdank glatte Filmabsetzung. Abbildung 3 untengenannte Shows einige Beispiele von einzelnen Oxidschichten von SiO2 und von TiO2 auf Siwafer. Eine Oberflächenrauigkeit von Effektivwert 0.22nm für die Sünde, die34 auf einem Siwafer abgegeben wird, ist auch gemessen worden.

Abbildung 3. Oberflächenrauigkeitsbewertungsmaße durch FLUGHANDBUCH

Zuverlässigkeit und Reproduzierbarkeit der IonenTräger-Absetzung

Jedoch zusätzlich zur ausgezeichneten Filmglattheit, muss das Ionenträgerhilfsmittel die zuverlässigen und reproduzierbaren Quellen haben, wenn die gleichen Ergebnisse erreicht werden sollen, damit der folgende Film abgegeben werden kann. Sind Dicke und Brechungskoeffizient-Reproduzierbarkeit sehr wichtig, wenn man mehrschichtige Beschichtungen abgibt.

In der Abbildung 4, die untengenannt ist, wird TaO-Absetzung25 über drei nachfolgenden Bodenläufen gezeigt, die über 8" der Wafer gemessen werden, der auf einem Siwafer abgegeben wird. Abbildung 5 zeigt die entsprechende Brechungskoeffizient-Wiederholbarkeit, die über den gleichen drei nachfolgenden Absetzungsbodenläufen erreicht wird. Abbildung 6 zeigt ein Beispiel der Sünden34 absetzungseinheitlichkeit über 100mm auf Siwafer mit einer ±0.1% Brechungskoeffizient-Einheitlichkeit. Abbildung 7 zeigt ein Beispiel der SiO-2 Absetzungseinheitlichkeit über 200mm auf Siwafer mit besser als ±0.1% Brechungskoeffizient-Einheitlichkeit mit 5mm Randausschluß. Es kann beobachtet werden, dass das unterschiedliche Profil der Kurve, die mit TaO-Absetzung25 verglichen wird, mit verschiedenen Plattenpositionierungs- und -trägerparametern verbunden wird, die Strahldivergenz beeinflussen.

Abbildung 4. TaO-25 Absetzungseinheitlichkeit über drei nachfolgenden Bodenläufen auf 200mm Siwafer

Abbildung 5. Wiederholbare Streuung für TaO-25 Brechungskoeffizienten über drei nachfolgenden Bodenläufen

Abbildung 6. Sünden34 absetzungseinheitlichkeit über 100mm auf Siwafer

Abbildung 7. SiO-2 Absetzungseinheitlichkeit über 200mm auf Siwafer

Anwendungen der IonenTräger-Absetzung

Einige Beispiele werden unten von den Anwendungen gezeigt, dass unsere Hilfsmittel für verwendet werden:

  • Laser-Gerichts-Beschichtung
  • Einzelner Kammer-Filter
  • Drei Kammer-Spiegel
  • Ring Laser-Kreisel

Laser-Gerichts-Beschichtung

  • Laser-Gerichtsbeschichtung für einzelne Gericht auf beiden Facetten: Doppelwellenlängen (AR)Antireflexionsschichtparameter mit einer 8 Schicht TaO25/SiO-2 Beschichtung.
  • Übertragung @532nm: 99,815%
  • Übertragung @1064nm: 99,390%

Abbildung 8. Antibeschichtung der reflexionsbeschichtung (AR) mit 8 Schichten, die TaO/25SiO beschichten2.

Einzelner Kammer-Filter

In der Abbildung 9, die untengenannt ist, kann gesehen werden die theoretische Beförderung, wie mit MacLeod zusammen mit dem wie-abgegebenen mehrschichtigen Scan berechnet worden, der mit einem Spektrofotometer gemessen wird

  • Ragen Sie Einfügungsdämpfung - 0.08dB empor
  • FWHM = 2.021nm
  • Mitte Wellenlänge: 1553,4 nm,
  • 40 QW

Abbildung 9. Einzelne Kammerbeförderung

Drei Kammer-Spiegel

Abbildung 10 untengenannter Showeinfügungsdämpfungsscan gegen Wellenlänge.

  • Mitte Wellenlänge 1549.8nm (IFU = 1549.72nm)
  • Durchlassbereich Bandweite (@ - 0.5dB) = 1.07nm
  • Stoppen Sie Band-Bandweite (@ - 25dB) = 2.7nm
  • Einfügungsdämpfung (@1549.7nm: 193.45THz) = -0.086dB

Abbildung 10. Einfügungsdämpfungsscan gegen Wellenlänge für einen Spiegel mit drei Kammern

Ring Laser-Kreisel

Abbildung 11 untengenannter Showübertragungsscan eines Spiegels bestimmt für 633nm an 45°.

  • Spiegelverlust <60ppm
  • Einheitlichkeit <±0.0005
  • Oberflächenrauigkeit <1Å

Abbildung 11. Übertragungsscan eines Spiegels bestimmt für 633nm an 45°

Einige unserer Abnehmer haben Gesamtverluste unterhalb 20 PPMs für ihre Ringlaser-Kreiselspiegel erzielt. Reinraumumgebung und Prozessoptimierungs- sowie Anlagenvorbereitung sind Schlüssel, damit Gesamtverluste zu einem Minimum gehalten werden können.

Die Liste von Anwendungen ist mit nur einigen Beispielen umfangreich, die gezeigt werden. Viele Baumuster mehrschichtige Beschichtungen sind durchführbar und, abhängig von dem Baumuster der Beschichtung, des Durchsatzes und der Qualität, die benötigt werden, können verschiedene Mittelwerte für Überwachung und die Steuerung ihres Wachstums wie Schwingquarzüberwachungsgeräte oder optische in-situüberwachung zur Verfügung gestellt werden.

Zusammenfassung

Wie oben gesehen worden ist, ist- der Hauptnutzen, der durch Ionenträgerabsetzung angeboten wird:

  • Hohe Oberflächenbeschaffenheit
  • Dichte glatte Filme
  • Sehr niedrig zerstreuend
  • Sehr niedrig optische Verluste
  • Sehr guter Bodenlauf, zum von Prozesswiederholbarkeit auszuführen
  • Ausgezeichnete Einheitlichkeit
  • Maximale Flexibilität
  • Benutzungsmöglichkeit

Quelle: Oxford-Instrument-Plasma-Technologie.

Zu mehr Information über diese Quelle besuchen Sie bitte Oxford-Instrument-Plasma-Technologie.

Date Added: Nov 25, 2010 | Updated: Sep 24, 2013

Last Update: 24. September 2013 05:41

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