Het Deposito van de Ionenstraal - Toepassingen en Voordelen door de Technologie van het Plasma van de Instrumenten van Oxford

Besproken Onderwerpen

Overzicht
Wat is een Bron van de Ionenstraal?
De Bronnen van de Ionenstraal van de Instrumenten van Oxford
     Netten
     Neutralisers
De Fundamentele Dubbele het Sputteren van de Ionenstraal Opstelling van de Kamer
Deposito van Materialen die het Deposito van de Ionenstraal Gebruiken
Controlerende Eigenschappen en de Groei van Films die Hulpmiddelen van de Instrumenten van Oxford Met Behulp Van
De Milieu's van het Deposito van de Ionenstraal en van de Lage Druk
Het pre-Schone Deposito van de Ionenstraal en Oppervlakte en de Controle van de Spanning van de Film
De Kwaliteit van de Gedeponeerde Films van de Ionenstraal
Betrouwbaarheid en Reproduceerbaarheid van het Deposito van de Ionenstraal
Toepassingen van het Deposito van de Ionenstraal
     De Deklaag van de Bar van de Laser
     De Enige Filter van de Holte
     De Spiegel van Drie Holten
     De Gyroscoop van de Laser van de Ring
Samenvatting

Overzicht

Dit document stelt een overzicht van de Technologie van de Ionenstraal voor. In dit overzicht zullen de belangrijkste toepassingen en de voordelen om de technologie van de Ionenstraal voor depositoprocessen te gebruiken wanneer vergeleken bij technologie zoals plasma of verdamping (PVD) worden voorgesteld. Om te beginnen met, zal een overzicht van hoe een ionenstraal wordt geproduceerd worden beschreven. Dit zal dan gevolgd worden door een presentatie en een bespreking van sommige voordelige toepassingen van ionenstraaltechnologie.

Wat is een Bron van de Ionenstraal?

Hoofdzakelijk, is een ionenstraalbron een plasmabron die met een reeks netten wordt gepast die dat een stroom van ionen toelaten wordt gehaald. Onze ionenstraalbron heeft de volgende drie belangrijke delen: de lossingskamer, de netten en neutraliser.

De Ionen worden geproduceerd in de lossingskamer door een gas (gewoonlijk Argon) aan een rf- gebied te onderwerpen. Het gas wordt gevoed in een kwarts of alumina kamer met een RF aangedreven rolantenne rond het. Het rf- gebied wekt vrije elektronen op tot zij genoeg energie hebben om gasatomen in ionen en elektronen te breken; dit wordt bedoeld als „aanleidinggevende koppeling „. Het gas wordt zo geïoniseerd en een plasma wordt gevestigd. Het voltage van begin tot eind van RF op de antenne kan hoge waarden bereiken. Het effect van dit voltage op de ionen kan een elektrostatische kracht zijn die hoogst tot geactiveerde ionen zal leiden. Hoewel dit effect de ionenbron gemakkelijk zou maken te beginnen, zullen deze ionen de ionenbron door het sputteren, het te beschadigen en verontreiniging in het proces te creëren eroderen; dit wordt bedoeld als „capacitieve koppeling“.

De Bronnen van de Ionenstraal van de Instrumenten van Oxford

In de ionenbron van Oxford, wordt de capacitieve koppeling onderdrukt door een elektrostatisch schild binnen de kwartskamer te plaatsen om slechts RF toe te staan magnetische component om energie naar de gasatomen over te brengen. Het elektrostatische schild verhindert het elektrische veld, dat over de rol van de antenne van RF wordt geproduceerd, de ionenbron in te gaan. Het helpt ook om het even welke ononderbroken het leiden deklaag te verdelen van het deponeren op de binnenkant van de buis van het kwartsplasma die de efficiency van de plasmageneratie van de macht van RF onderzoeken en kon verminderen.

Netten

De rol van de netten is hoofdzakelijk ionen met een hoge snelheid te versnellen. Typisch, worden onze netreeksen gemaakt van twee of drie netten (zie Cijfer 1a). De netten hebben een specifiek gatenpatroon met talrijke openingen; het is de combinatie alle individuele beamlets die de straal vormen. De scheiding van het inter-Net en de netkromming zijn ook belangrijk afhankelijk van de toepassing die, bijvoorbeeld afhankelijk van de doelgrootte worden gesputterd of depositotarief wordt vereist.

Onze ionenbron produceert een lage temperatuurplasma met langzame (koude) ionen (<1eV) die uit de ionenbron via de netten met een duidelijk omlijnde energie kunnen worden gehaald, en die geen significante erosie van de netstructuur veroorzaken.

Overwegend een drie nettensysteem, verstrekken een specifiek toegepast potentieel verschil of een voltage over de netten de stuwende kracht voor de ionen. Het binnennet in contact met het plasma, genoemd „het schermnet“, is die straalvoltage of energie plaatst. Dit wordt geplaatst bij een positief potentieel met betrekking tot grond. Eens door de gaten van het het schermnet, wordt een negatief potentieel met betrekking tot grond en vandaar veel negatiever met betrekking tot het het schermnet gebruikt om de ionen te versnellen. Het totale potentiële verschil vertegenwoordigt het extractievoltage voor de straal. Het derde „afremmer“ net wordt aan de grond gezet en bevordert straalcollimatie (vermindert divergentie van de straal), onderdrukt achter-stroomt gewoonlijk elektron en vermindert redeposition van gesputterde materiële rug op het versnellernet en binnen de bron. Dit verhoogt beurtelings de periode tussen onderbrekingen voor net het schoonmaken en maakt netten ook schoonmaken gemakkelijker. De definitieve energie van de gehaalde ionen is gelijk aan de vastgestelde straalenergie (VB) (zie Figuur 1B).

Figuur 1. Een de vormingsstructuur van de drie netstraal

Neutralisers

Tot Slot is het derde element dat de ionenbron van Oxford vormt neutraliser, die fundamenteel een elektronenbron is die de last van de ionen in de straal in evenwicht brengt om space-charge gevolgen te verminderen veroorzakend straaldivergentie door wederzijdse weerzin van de ionen en om het laden van het verlichte wafeltje of het doel te verhinderen. Over Het Algemeen, worden meer elektronen uitgezonden van neutraliser dan ionen uit de bron, nochtans combineren deze gewoonlijk direct met de ionenstroom om geen neutrale atomen te vormen. De divergentie van de Straal is een functie van vele parameters, VB (straalvoltage), IB (straalStroom), VA (versnellervoltage), IN (neutraliser stroom), enz. en door zich gas afhankelijk van de kamerdruk te verspreiden ook beïnvloed, die één reden is om de kamerdruk zo laag mogelijk te houden. De interactie is complex en de optimalisering is een proces om de diverse parameters in evenwicht te brengen tot het gewenste resultaat wordt verkregen.

De Fundamentele Dubbele het Sputteren van de Ionenstraal Opstelling van de Kamer

De basisDIBS (Dubbele Ionenstraal die Sputtert) kameropstelling, ziet Figuur 2 hieronder, bestaat uit een depositobron die nauwkeurig een geneutraliseerde ionenstraal op een doel met minimaal surplus concentreert om verontreiniging te vermijden van het deponeren van films. Dit laat materialen zoals Au, Cr, Ti, PT voor metaalsporen, dat magnetische materialen zoals Fe, Co, Ni, enz. of diëlektrica zoals SiO2, AlO23, enz. toe worden gedeponeerd (de lijst is onvolledig).

Het bestaat ook uit bijstaat/etst bron die diverse functies kan vervullen: het kan worden gebruikt om (of ionenmolen) het substraat te etsen; het kan „hulp“ aan het depositoproces verlenen door de het deponeren film met energieke ionen te bombarderen die de de filmeigenschappen of stoichiometrie verbeteren of kunnen wijzigen door fysieke en/of chemische gevolgen; het kan ook als low-energy pre-schoon van het substraat voorafgaand aan deposito worden gebruikt. Soms, wordt deze bron gebruikt zonder netten als plasmabron van thermische' geactiveerde basissen ` voor chemische wijziging van het het deponeren materiaal terwijl het minimaliseren van fysiek bombardement van het substraat.

Het hulpmiddel Ionfab kan ook van slechts één of andere van de bovengenoemde ionenbronnen, of voor deposito waar bijwoon of niet wordt vereist voor het proces ets, of als ets/malen/van de oppervlaktewijziging hulpmiddel worden voorzien waar geen deposito wordt vereist.

Figuur 2. Schematische mening van een systeem Ionfab

Deposito van Materialen die het Deposito van de Ionenstraal Gebruiken

Een aantal van de gemeenschappelijkste gedeponeerde materialen zijn oxyden zoals AlO23, TaO25, SiO2 en TiO2 (gewoonlijk van AlO23, de doelstellingen van Ta, van Si, 2 van SiO en van Ti en met O2 dat aan het procesgas wordt toegevoegd). O2 kan namelijk of direct in de kamer of door het deposito worden geïntroduceerd en/of sta bron bij; dit laat stoichiometrische diëlektrica toe om of van een stochiometric diëlektrisch doel, waar de zuurstofuitputting tijdens het sputteren wordt vervangen, of van een metaaldoel op reactieve wijze worden gedeponeerd waar de gesputterde metaalatomen op wat punt geoxydeerd zijn dat op het doel, tijdens doorgang aan het substraat zou kunnen zijn of op het substraat als een zuurstof-lager straal bijstaat of het plasma wordt gebruikt. De tweede bron kan ook voor substraat worden gebruikt pre-schoon aan, bijvoorbeeld, bereikt betere adhesie van de films of verwijdert inheemse oxyden, of aangezien fysiek tijdens te bevorderen deposito bijwoont densify de films.

Het zelfde kan voor nitridedeposito, b.v. Zonde worden gedaan gebruikend34 een doel van de Zonde34 en N in2 de kamer of bron bijstaan. Andere, meer ` exotische', materialen, zoals MgF, LaF2, NbO3,2 ZrO5, YO3,2 HfO3 YF2 enz.3 , kan ook door (reactief en/of bijgewoond) ionenstraal worden gedeponeerd die sputtert en de lijst omvat dergelijk materiaal zoals VO dieX uiterst nauwkeurige controle van de verhoudingen van het procesgas vereist om zeer specifieke thermo-elektroeigenschappen toe te laten om voor gevoelige thermische weergavetoepassingen worden bereikt.

Controlerende Eigenschappen en de Groei van Films die Hulpmiddelen van de Instrumenten van Oxford Met Behulp Van

Ons hulpmiddel laat ook het substraat toe om worden geroteerd en geneigd met betrekking tot sputter stroomrichting toelatend verder „het stemmen“ van de filmgroei/eigenschappen evenals de controle van de stapdekking voor deposito op oppervlaktetopologie. De tarieven van het Deposito zullen lager dan verdamping zijn, maar dit staat veel meer controle met een reproduceerbaarder en voorspelbaar depositotarief dat zeer nauwkeurige diktecontrole toestaat toe eenvoudig door timing. Het materiaal wordt ook gesputterd en in een veel lagere temperatuurmilieu dan verdamping gedeponeerd. De daadwerkelijke substraattemperatuur kan zo zeer tijdens verwerking laag worden gehouden gebruikend het helium gevoed achtereind het koelen vermogen.

De Milieu's van het Deposito van de Ionenstraal en van de Lage Druk

De looppas van het ionenstraaldeposito in een veel lagere drukmilieu (in 10-4 Torr vermindert de waaier of) dan het standaardmagnetron sputteren, zodat om het even welk sputtert gas (b.v. AR) opneming in de film zijn veel minder van een probleem (zoals ook waar voor verdamping is). De gemiddelde vrije weg van ionen en gesputterd materiaal wordt dienovereenkomstig zeer verhoogd dat ook thermalisation eveneens van gesputterd materiaal remt, resulterend in het deponeren van atoom kinetische energieën (typisch tussen eV 1 tot 100) veel hoger dan, bijvoorbeeld, in het geval van verdampte atomen.

Het pre-Schone Deposito van de Ionenstraal en Oppervlakte en de Controle van de Spanning van de Film

Aangezien de substraatvoorbereiding en/of de filmspanning gewoonlijk de oorzaak van problemen in adhesie voor dikkere films zijn, kan het ionenstraaldeposito zowel oppervlakte pre-schoon als de controle van de filmspanning verstrekken door de tweede ionenbron. Voorts lijdt het ionenstraaldeposito niet aan het probleem van „spuwen“ dat vaak in verdamping wordt gezien.

De Kwaliteit van de Gedeponeerde Films van de Ionenstraal

De gedeponeerde filmkwaliteiten kunnen in optische en mechanische categorieën worden verdeeld:
De Optische eigenschappen van een dunne film worden gekenmerkt door de volgende kwaliteiten:

  • Overbrenging (verbonden aan verbrokkelde waarden en homogeniteit)
  • Absorptie (verbonden aan transparantieeigenschappen)
  • Verspreiding (verbonden aan van het oppervlakteruwheid en volume tekorten)

Onze specifieke ionenstraal optische coaters geven dankzij de goede resultaten van het verspreidingsverlies vlot filmdeposito. Figuur 3 toont hieronder sommige voorbeelden van enige oxydelagen van SiO2 en TiO2 op het wafeltje van Si. Een oppervlakteruwheid van 0.22nm rms voor Zonde34 die op een wafeltje van Si wordt gedeponeerd is ook gemeten.

Figuur 3. De metingen van de de ruwheidsevaluatie van de Oppervlakte door AFM

Betrouwbaarheid en Reproduceerbaarheid van het Deposito van de Ionenstraal

Nochtans, naast uitstekende filmzachtheid, moet het ionenstraalhulpmiddel betrouwbare en reproduceerbare bronnen hebben als de zelfde resultaten voor de volgende te deponeren film moeten worden verkregen. Zowel is de filmdikte als r.i reproduceerbaarheid zeer belangrijk wanneer het deponeren van multilayer deklagen.

In Figuur worden 4 hieronder deposito25 TaO meer dan drie opeenvolgende looppas getoond die over“ wordt gemeten wafeltje 8 dat op een wafeltje van Si wordt gedeponeerd. Figuur 5 toont de overeenkomstige r.i herhaalbaarheid die over de zelfde drie opeenvolgende depositolooppas wordt verkregen. Figuur 6 toont een voorbeeld van het deposito34 uniformiteit van de Zonde meer dan 100mm op het wafeltje van Si met een ±0.1% r.i uniformiteit. Figuur 7 toont een voorbeeld van SiO2 depositouniformiteit meer dan 200mm op het wafeltje van Si met dan ±0.1% r.i beter uniformiteit met 5mm randuitsluiting. Men kan opmerken dat het verschillende profiel van de kromme in vergelijking met deposito25 TaO met de verschillende van de drukcilinder het plaatsen en straal parameters verbonden is die straaldivergentie beïnvloeden.

Figuur 4. Het deposito25 uniformiteit van TaO meer dan drie opeenvolgende looppas op 200mm het wafeltje van Si

Figuur 5. Herhaalbare verspreiding voor TaO25 r.i meer dan drie opeenvolgende looppas

Figuur 6. Het deposito34 uniformiteit van de zonde meer dan 100mm op het wafeltje van Si

Figuur 7. Het deposito2 uniformiteit van SiO meer dan 200mm op het wafeltje van Si

Toepassingen van het Deposito van de Ionenstraal

Sommige voorbeelden worden aangetoond hieronder van toepassingen dat onze hulpmiddelen voor worden gebruikt:

  • De Deklaag van de Bar van de Laser
  • De Enige Filter van de Holte
  • De Spiegel van Drie Holten
  • De Gyroscoop van de Laser van de Ring

De Deklaag van de Bar van de Laser

  • De bardeklaag van de Laser voor individuele bars op beide facetten: Dubbele golflengteanti-reflection (AR) deklaagparameters met een 8 laagdeklaag25 TaO/2 SiO.
  • Transmissie @532nm: 99.815%
  • Transmissie @1064nm: 99.390%

Figuur 8. De deklaag (AR) deklaag Anti van de Bezinning met 8 lagen die TaO/25SiO met een laag bedekken2.

De Enige Filter van de Holte

In Figuur kunnen 9 hieronder de theoretische overbrenging worden gezien zoals berekend met MacLeod samen met het zoals-gedeponeerde die multilayer aftasten met een spectrofotometer wordt gemeten

  • Het Piek verlies van de Toevoeging - 0.08dB
  • FWHM = 2.021nm
  • De Golflengte van het Centrum: 1553.4 NM,
  • 40 QW

Figuur 9. Enige holteoverbrenging

De Spiegel van Drie Holten

Figuur 10 toont hieronder het aftasten van het toevoegingsverlies tegenover golflengte.

  • Golflengte 1549.8nm van het Centrum (ITU = 1549.72nm)
  • De Bandbreedte van de Band van de Pas (@ - 0.5dB) = 1.07nm
  • De Bandbreedte van de Band van het Einde (@ - 25dB) = 2.7nm
  • Het verlies van de Toevoeging (@1549.7nm: 193.45THz) = -0.086dB

Figuur 10. Het verliesaftasten van de Toevoeging tegenover golflengte voor een drie holtenspiegel

De Gyroscoop van de Laser van de Ring

Figuur 11 toont hieronder transmissieaftasten van een spiegel voor 633nm bij 45° wordt ontworpen die.

  • Het verlies <60ppm van de Spiegel
  • Uniformiteit <±0.0005
  • De Ruwheid van de Oppervlakte <1Å

Figuur 11. Het aftasten van de Transmissie van een spiegel voor 633nm bij 45° wordt ontworpen die

Sommige van onze klanten hebben total-lossen onder 20 p.p.m. voor hun de gyroscoopspiegels van de ringslaser bereikt. De Schone van het ruimtemilieu en proces optimalisering evenals de systeemvoorbereiding zijn zeer belangrijk opdat de total-lossen tot een minimum worden beperkt.

De lijst van toepassingen is uitgebreid met slechts een paar voorbeelden die hebben getoond. Vele types van multilayer deklagen zijn uitvoerbaar en, afhankelijk van het type van deklaag, kunnen de vereiste productie en de kwaliteit, diverse middelen voor controle en de beheersende worden verstrekt hun groei zoals de monitors van het kwartskristal of optische controle in situ.

Samenvatting

Zoals hierboven is gezien, zijn worden aangeboden de belangrijkste die voordelen door ionenstraaldeposito:

  • Hoge oppervlaktekwaliteit
  • Dichte vlotte films
  • Zeer het lage verspreiden zich
  • Zeer lage optische verliezen
  • Zeer goede looppas om procesherhaalbaarheid in werking te stellen
  • Uitstekende uniformiteit
  • Maximum flexibiliteit
  • Waaier van toepassingen

Bron: De Technologie van het Plasma van de Instrumenten van Oxford.

Voor meer informatie over deze bron te bezoeken gelieve de Technologie van het Plasma van de Instrumenten van Oxford.

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

Last Update: 24. September 2013 05:40

Ask A Question

Do you have a question you'd like to ask regarding this article?

Leave your feedback
Submit