Deposito del Raggio Ionico - Applicazioni e Vantaggi da Tecnologia del Plasma degli Strumenti di Oxford

Argomenti Coperti

Generalità
Che Cosa è una Sorgente del Raggio Ionico?
Sorgenti del Raggio Ionico dagli Strumenti di Oxford
     Griglie
     Neutralizzatori
Impostazione Doppia Di Base della Camera di Polverizzazione del Raggio Ionico
Deposito dei Materiali Facendo Uso di Deposito del Raggio Ionico
Beni e Crescita Gestenti delle Pellicole Facendo Uso degli Strumenti dagli Strumenti di Oxford
Ambienti di Deposito del Raggio Ionico e di Pressione Bassa
Il Deposito e la Superficie del Raggio Ionico Prepuliscono e Filmano il Controllo di Sforzo
La Qualità delle Pellicole Depositate Raggio Ionico
Affidabilità e Riproducibilità di Deposito del Raggio Ionico
Applicazioni di Deposito del Raggio Ionico
     Rivestimento della Barra del Laser
     Singolo Filtro dall'Intercapedine
     Uno Specchio di Tre Intercapedini
     Giroscopio del Laser a Anello
Riassunto

Generalità

Questo documento presenta un esame della Tecnologia del Raggio Ionico. In questo esame le applicazioni principali ed i vantaggi di usando la tecnologia del Raggio Ionico per i trattamenti del deposito una volta confrontati alla tecnologia quali plasma o evaporazione (PVD) saranno presentati. Per cominciare con, una generalità di come un raggio ionico è generato sarà descritta. Ciò poi sarà seguita da una presentazione e da una discussione su alcune applicazioni vantaggiose della tecnologia del raggio ionico.

Che Cosa è una Sorgente del Raggio Ionico?

Essenzialmente, una sorgente del raggio ionico è una sorgente del plasma misura con un insieme delle griglie permettendo ad un flusso degli ioni di essere estratto. La Nostra sorgente del raggio ionico ha le seguenti tre parti principali: la camera di scarico, le griglie ed il neutralizzatore.

Gli Ioni sono prodotti nella camera di scarico sottoponendo un gas (solitamente l'Argon) ad un campo di RF. Il gas è inserito in una camera dell'allumina o del quarzo con un'antenna di spirale autoalimentata RF intorno. Il campo di RF eccita gli elettroni liberi finché non abbiano abbastanza energia per rompere gli atomi del gas negli ioni e negli elettroni; ciò si riferisce a come “accoppiamento induttivo “. Il gas è ionizzato così e un plasma è stabilito. La tensione faccia a faccia di RF sull'antenna può raggiungere i valori alti. L'effetto di questa tensione sugli ioni può essere una forza elettrostatica che creerà gli ioni altamente stimolati. Sebbene questo effetto renda la sorgente di ione facile cominciare, questi ioni eroderanno la sorgente di ione polverizzando, danneggiandola e creando la contaminazione nel trattamento; ciò si riferisce a come “accoppiamento capacitivo„.

Sorgenti del Raggio Ionico dagli Strumenti di Oxford

Nella sorgente di ione di Oxford, l'accoppiamento capacitivo è soppresso collocando un carter elettrostatico dentro la camera del quarzo per permettere che soltanto alla RF la componente magnetica trasferisca l'energia agli atomi del gas. Il carter elettrostatico impedisce il campo elettrico, generato attraverso la spirale dell'antenna di RF, entrare nella sorgente di ione. Egualmente aiuta allo smembramento tutto il rivestimento di conduzione continuo dal deposito sull'interno del tubo del plasma del quarzo in grado di schermare e diminuisce il risparmio di temi della generazione del plasma della potenza di RF.

Griglie

Il ruolo delle griglie è essenzialmente di accelerare gli ioni con un'alta velocità. Tipicamente, i nostri insiemi di griglia sono fatti di due o tre griglie (si veda la Figura 1a). Le griglie hanno un reticolo di foro specifico con le numerose aperture diaframma; è la combinazione di tutti i diversi beamlets che formano il raggio. la separazione di Inter Griglia e la curvatura di griglia sono egualmente importanti secondo l'applicazione richiesta, per esempio secondo la dimensione dell'obiettivo da polverizzare o la tariffa di deposito.

La Nostra sorgente di ione produce un plasma di bassa temperatura con gli ioni (freddi) lenti (<1eV) che possono essere estratti dalla sorgente di ione via le griglie con un'energia ben definita e che non causano alcun'erosione significativa della struttura di griglia.

Tenendo Conto di un sistema di tre griglie, una differenza di potenziale o una tensione applicata specifica attraverso le griglie fornisce la forza motrice per gli ioni. La griglia interna in contatto con il plasma, chiamato “griglia di schermo„, è quella che fissa la tensione o l'energia del raggio. Ciò è impostata ad una ad una terra relativa di potenziale positivo. Una Volta attraverso i fori di griglia di schermo, ad una terra relativa di potenziale negativo e quindi molto più negativo riguardante la griglia di schermo è usata per accelerare gli ioni. La differenza di potenziale totale rappresenta la tensione dell'estrazione per il raggio. La terza griglia “del rallentatore„ solitamente è collegata ed il collimation del raggio di guide (diminuisce la divergenza del raggio), sopprime l'elettrone chescorre e diminuisce il redeposition della parte posteriore polverizzata del materiale sulla griglia e sull'interno dell'acceleratore la sorgente. Ciò a sua volta aumenta il periodo fra le inattività per pulizia di griglia ed egualmente rende la pulizia di griglie più facile. L'energia definitiva degli ioni estratti è uguale all'energia del raggio dell'insieme (V)B (si veda la Figura 1b).

Figura 1. Una struttura di formazione del raggio di tre griglie

Neutralizzatori

Per Concludere, il terzo elemento che costituisce la sorgente di ione di Oxford è un neutralizzatore, che è basicamente una sorgente dell'elettrone che salda la tassa degli ioni nel raggio in modo da diminuire gli effetti della carica spaziale che causano la divergenza del fascio con la repulsione reciproca degli ioni e per impedire il carico del wafer o dell'obiettivo illuminato. Generalmente, più elettroni sono emessi dal neutralizzatore che gli ioni dalla sorgente, comunque questi solitamente direttamente non si combinano con il flusso dello ione per formare gli atomi neutri. La Divergenza del fascio è una funzione di molti parametri, VB (tensione del raggio), IB (Corrente del raggio), VA (tensione dell'acceleratore), IN (corrente del neutralizzatore), Ecc. ed egualmente è influenzata dallo scattering del gas secondo la pressione della camera, che è una ragione di tenere la pressione della camera il più basso possibile. L'interazione è complessa e l'ottimizzazione è un trattamento di saldare i vari parametri fino ad ottenere il risultato voluto.

Impostazione Doppia Di Base della Camera di Polverizzazione del Raggio Ionico

L'impostazione di base della camera di DIB (Raggio Ionico Doppio che Polverizza), vede Figura 2 qui sotto, comprende una sorgente del deposito che mette a fuoco esattamente un raggio ionico neutralizzato su un obiettivo con eccedenza minima in modo da evitare la contaminazione delle pellicole di deposito. Ciò permette ai materiali quali Au, Cr, Ti, la Pinta per le piste del metallo, i materiali magnetici quale il Tecnico Di Assistenza, il Co, il Ni, Ecc. o i dielettrici quali SiO2, il AlO23, Ecc. da depositare (la lista è non esauriente).

Egualmente comprende un aiuto/sorgente incissione all'acquaforte che possono compiere le varie funzioni: può essere usata per incidere (o mulino dello ione) il substrato; può fornire “l'assistenza„ al trattamento del deposito bombardando la pellicola di deposito gli ioni energetici che possono migliorare o modificare i beni o la stechiometria della pellicola dagli effetti fisici e/o chimici; può anche essere usata come un a bassa energia prepulisce del substrato prima del deposito. A Volte, questa sorgente è usata senza griglie come sorgente del plasma radicali attivati del termale del `' per modifica chimica del materiale di deposito mentre minimizza il bombardamento fisico del substrato.

Lo strumento di Ionfab può anche essere fornito con soltanto uno o altro delle sorgenti di ione di cui sopra, qualsiasi per il deposito dove l'aiuto o incissione all'acquaforte non è richiesto per il trattamento, o come incisione/strumento modifica della superficie/di fresatura in cui nessun deposito è richiesto.

Figura 2. visualizzazione Schematica di un sistema di Ionfab

Deposito dei Materiali Facendo Uso di Deposito del Raggio Ionico

Alcuni dei materiali più comuni depositati sono gli ossidi quali il AlO23, TaO25, SiO2 e TiO2 (solitamente dagli obiettivi23 di AlO, di Tum, di Si, 2 di SiO e del Ti e con la O2 aggiunta al gas trattato). Effettivamente, la O2 può essere introdotta direttamente nella camera o con il deposito e/o la sorgente di aiuto; ciò permette che i dielettrici stechiometrici siano depositati l'uno o l'altro da un obiettivo dielettrico stochiometric, in cui lo svuotamento dell'ossigeno durante la polverizzazione è sostituito, o da un obiettivo del metallo nel modo reattivo dove gli atomi polverizzati del metallo sono ossidati ad un certo punto in grado di essere sull'obiettivo, durante il transito al substrato o sul substrato se un raggio o un plasma di aiuto del ossigeno-cuscinetto è usato. La seconda sorgente può anche essere usata per il substrato prepulisce a, per esempio, raggiunga l'aderenza migliore delle pellicole o elimini gli ossidi indigeni, o mentre un aiuto fisico durante il deposito più ulteriormente per densify le pellicole.

Lo stessi possono essere fatti per il deposito del nitruro, per esempio Peccato facendo uso34 di un obiettivo di Peccato34 e di N2 nella sorgente di aiuto o della camera. Altro, più ` instabile', i materiali, quali il MGF, LaF2, NbO3,2 ZrO5, YO3,2 HfO3 YF2 Ecc.3 , possono anche essere depositati dal raggio ionico (reattivo e/o assistito) che polverizza e la lista comprende materiale come il VO cheX richiede il controllo estremamente preciso dei rapporti trattati del gas di permettere che i beni termoelettrici molto specifici siano raggiunti per le applicazioni sensibili di registrazione di immagini termiche.

Beni e Crescita Gestenti delle Pellicole Facendo Uso degli Strumenti dagli Strumenti di Oxford

Il Nostro strumento egualmente permette che il substrato sia girato ed inclinato riguardante la direzione di cambiamento continuo della polverizzazione permettendo più ulteriormente “alla sintonizzazione„ della crescita di pellicola/beni come pure del controllo di copertura di punto per il deposito su topologia di superficie. Le tariffe di Deposito saranno più basse dell'evaporazione, ma questa concede molto più controllo con una tariffa di deposito molto più riproducibile e più prevedibile permettendo il controllo di spessore molto preciso semplicemente cronometrando. Il materiale egualmente è polverizzato e depositato in un ambiente di temperatura molto più insufficiente che l'evaporazione. La temperatura reale del substrato può così essere tenuta molto bassa durante il trattamento facendo uso dell'elio alimentato la capacità di raffreddamento della parte.

Ambienti di Deposito del Raggio Ionico e di Pressione Bassa

Il deposito del Raggio ionico funziona in un ambiente di pressione molto più bassa (nell'intervallo-4 da 10 Torr o abbassi) che il magnetron standard che polverizza, in modo da c'è ne polverizzano l'inclusione del gas (per esempio AR) nella pellicola sono molto di meno di un problema (come è egualmente vero per evaporazione). Il cammino libero medio degli ioni e del materiale polverizzato notevolmente è aumentato di conseguenza che egualmente inibisce il thermalisation di materiale polverizzato pure, con conseguente energie cinetiche di deposito dell'atomo (tipicamente fra eV 1 - 100) molto più superiore a, per esempio, nel caso degli atomi evaporati.

Il Deposito e la Superficie del Raggio Ionico Prepuliscono e Filmano il Controllo di Sforzo

Poiché il preparato del substrato e/o lo sforzo della pellicola sono solitamente la causa dei problemi nell'aderenza per le pellicole più spesse, il deposito del raggio ionico può fornire sia la superficie prepulisce che il controllo di sforzo della pellicola dalla seconda sorgente di ione. Inoltre, il deposito del raggio ionico non soffre dal problema “di emissione„ veduta spesso nell'evaporazione.

La Qualità delle Pellicole Depositate Raggio Ionico

Le qualità depositate della pellicola possono essere divise nelle categorie ottiche e meccaniche:
I beni Ottici di una pellicola sottile sono caratterizzati dalle seguenti qualità:

  • Trasmissione (connessa con i valori e l'omogeneità dispersivi)
  • Assorbimento (connesso con i beni della trasparenza)
  • Spargimento (connesso con i difetti del volume e di rugosità di superficie)

I Nostri dispositivi a induzione ottici del raggio ionico dedicato danno i buoni ringraziamenti di risultati di perdita dello spargimento per lisciare il deposito della pellicola. Figura 3 manifestazioni qui sotto alcuni esempi di singoli livelli dell'ossido di SiO2 e di TiO2 sul wafer di Si. Una rugosità di superficie di 0.22nm rms per il Peccato34 depositato su un wafer di Si egualmente è stata misurata.

Figura 3. misure di valutazione di rugosità Di Superficie dal AFM

Affidabilità e Riproducibilità di Deposito del Raggio Ionico

Tuttavia, oltre a scorrevolezza eccellente della pellicola, lo strumento del raggio ionico deve avere sorgenti affidabili e riproducibili se gli stessi risultati devono essere ottenuti affinchè la pellicola seguente siano depositati. Sia lo spessore di pellicola che la riproducibilità di Indice di rifrazione sono molto importanti quando deposita i rivestimenti a più strati.

Nella Figura 4 qui sotto è indicato il deposito25 di TaO oltre tre esecuzioni consecutive misurate più di un 8" wafer depositato su un wafer di Si. Figura 5 mostra la ripetibilità corrispondente di Indice di rifrazione ottenuta sopra le stesse tre esecuzioni consecutive del deposito. Figura 6 mostra un esempio dell'uniformità34 del deposito di Peccato più di 100mm sul wafer di Si con un'uniformità di Indice di rifrazione di ±0.1%. Figura 7 mostra un esempio dell'uniformità2 del deposito di SiO più di 200mm sul wafer di Si con l'uniformità di Indice di rifrazione migliore di di ±0.1% con l'esclusione della barriera di 5mm. Può essere osservato che il profilo differente della curva confrontata al deposito25 di TaO è collegato con i parametri differenti di posizionamento e del raggio della piastra che pregiudicano la divergenza del fascio.

Figura 4. uniformità25 di deposito di TaO oltre tre esecuzioni consecutive sul wafer di Si di 200mm

Figura 5. dispersione Ripetibile per l'Indice di rifrazione25 di TaO oltre tre esecuzioni consecutive

Figura 6. uniformità34 di deposito di Peccato più di 100mm sul wafer di Si

Figura 7. uniformità2 di deposito di SiO più di 200mm sul wafer di Si

Applicazioni di Deposito del Raggio Ionico

Alcuni esempi sono indicati sotto delle applicazioni che i nostri strumenti stanno utilizzandi per:

  • Rivestimento della Barra del Laser
  • Singolo Filtro dall'Intercapedine
  • Uno Specchio di Tre Intercapedini
  • Giroscopio del Laser a Anello

Rivestimento della Barra del Laser

  • Rivestimento della barra del Laser per le diverse barre su entrambe le sfaccettature: Parametri Doppi del rivestimento (AR) di antiriflessione di lunghezza d'onda con i 8 livelli TaO25/rivestimento2 di SiO.
  • Trasmissione @532nm: 99,815%
  • Trasmissione @1064nm: 99,390%

Figura 8. Anti rivestimento del rivestimento del Riflesso (AR) con 8 livelli che ricoprono TaO25/SiO2.

Singolo Filtro dall'Intercapedine

Nella Figura 9 qui sotto può essere veduto la trasmissione teorica come calcolato con MacLeod insieme alla scansione a più strati come-depositata misurata con uno spettrofotometro

  • Alzi la perdita verticalmente di Inserzione - 0.08dB
  • FWHM = 2.021nm
  • Lunghezza D'onda del Centro: 1553,4 nanometro,
  • 40 QW

Figura 9. Singola trasmissione dell'intercapedine

Uno Specchio di Tre Intercapedini

Figura 10 scansione qui sotto di perdita di inserzione di manifestazioni contro la lunghezza d'onda.

  • Lunghezza D'onda 1549.8nm del Centro (ITU = 1549.72nm)
  • Larghezza Di Banda della Banda di Passaggio (@ - 0.5dB) = 1.07nm
  • Fermi la Larghezza Di Banda della Banda (@ - 25dB) = 2.7nm
  • Perdita di Inserzione (@1549.7nm: 193.45THz) = -0.086dB

Figura 10. scansione di perdita di Inserzione contro la lunghezza d'onda per uno specchio di tre intercapedini

Giroscopio del Laser a Anello

Figura 11 scansione qui sotto della trasmissione di manifestazioni di uno specchio progettato per 633nm a 45°.

  • Perdita <60ppm dello Specchio
  • Uniformità <±0.0005
  • Rugosità Di Superficie <1Å

Figura 11. scansione della Trasmissione di uno specchio progettato per 633nm a 45°

Alcuni dei nostri clienti hanno raggiunto le perdite totali inferiore a 20 PPM per i loro specchi del giroscopio del laser a anello. L'ambiente della stanza Pulita ed il preparato del sistema come pure dell'ottimizzazione trattata sono chiave in modo che le perdite totali da attenersi ad un minimo.

La lista delle applicazioni è estesa con soltanto alcuni esempi che sono indicati. Molti tipi di rivestimenti a più strati sono fattibili e, secondo il tipo di rivestimento, di capacità di lavorazione e di qualità richiesti, i vari mezzi possono essere forniti per il controllo ed il comando la loro crescita quali i videi del cristallo di quarzo o il video ottico in situ.

Riassunto

Come è stato veduto sopra, i vantaggi principali offerti tramite il deposito del raggio ionico sono:

  • Alta qualità di superficie
  • Pellicole liscie Dense
  • Scattering Molto basso
  • Molto in basso perdite ottiche
  • Esecuzione Molto buona per eseguire ripetibilità trattata
  • Uniformità Eccellente
  • Flessibilità Massima
  • Intervallo delle applicazioni

Sorgente: Tecnologia del Plasma degli Strumenti di Oxford.

Per ulteriori informazioni su questa sorgente visualizzi prego la Tecnologia del Plasma degli Strumenti di Oxford.

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

Last Update: 24. September 2013 05:42

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