Низложение Луча Иона - Применения и Преимущества Технологией Плазмы Аппаратур Оксфорда

Покрытые Темы

Обзор
Что Источник Луча Иона?
Источники Луча Иона от Аппаратур Оксфорда
     Решетки
     Neutralisers
Основное Двойное Настроение Камеры Sputtering Луча Иона
Низложение Материалов Используя Низложение Луча Иона
Контролируя Свойства и Рост Фильмов Используя Инструменты от Аппаратур Оксфорда
Окружающие Среды Низложения и Низкого Давления Луча Иона
Низложение Луча Иона и Поверхностное Управление Pre-Чистых и Фильма Усилия
Качество Фильмов Луча Иона Депозированных
Надежность и Воспроизводимость Низложения Луча Иона
Применения Низложения Луча Иона
     Покрытие Адвокатского сословия Лазера
     Одиночный Фильтр Полости
     Зеркало 3 Полостей
     Волчок Лазера Кольца
Сводка

Обзор

Эта бумага представляет просмотрение Технологии Луча Иона. В этом просмотрении главные программы и преимущества использования технологии Луча Иона для процессов низложения сравнивано к технологии как плазма или испарение (PVD). Для того чтобы начать с, будет описан обзор как луч иона произведен. Это после этого будет следовать представлением и обсуждением некоторых выгодных применений технологии луча иона.

Что Источник Луча Иона?

Существенно, источник луча иона источник плазмы приспособленный с комплектом решеток позволяющ поток ионов быть извлеченным. Наш источник луча иона имеет следующие 3 главным образом части: камера нагнетания, решетки и neutraliser.

Ионы произведены в камере нагнетания путем подвергать газ (обычно Аргон) к полю RF. Газ подан в камеру кварца или глинозема с приведенной в действие RF антенной катушки вокруг его. Поле RF возбуждает свободные электроны до тех пор пока они не будут иметь достаточную энергию для того чтобы сломать атомы газа в ионы и электроны; это названо «индуктивное соединение «. Газ таким образом ионизирован и плазма установлена. Сквозное напряжение тока RF на антенне может достигнуть верхние значения. Влияние этого напряжения тока на ионах может быть силой электростатического поля которая создаст сильно подпитанные ионы. Хотя это влияние сделало бы источник иона легким начать, эти ионы выветрятся источник иона путем sputtering, повреждать его и создавать загрязнение в процессе; это названо «конденсаторная связь».

Источники Луча Иона от Аппаратур Оксфорда

В источнике иона Оксфорда, конденсаторная связь подавлена путем устанавливать электростатический экран внутри камеры кварца для того чтобы позволить только RF магнитному компоненту возвратить энергию к атомам газа. Электростатический экран предотвращает электрическое поле, произведенное через катушку антенны RF, от вводить источник иона. Он также помогает замкнул вулканизационный барабан любое непрерывное дирижируя покрытие от депозировать на внутренности пробки плазмы кварца которая смогла экранировать и уменьшает эффективность поколения плазмы силы RF.

Решетки

Роль решеток существенно ускорить ход ионов с высокой скоростью. Типично, наши комплекты решетки сделаны 2 или 3 решеток (см. Диаграмму 1a). Решетки имеют специфическую картину отверстия с многочисленними апертурами; сочетание из все индивидуальные beamlets которые формируют луч. разъединение Взаимо--Решетки и погнутость решетки также важны в зависимости от применения необходимы, например в зависимости от размера цели, котор нужно sputtered или тарифа низложения.

Наш источник иона производит плазму низкой температуры с медленными (холодными) ионами (<1eV) которые можно извлечь от источника иона через решетки с чёткий энергией, и которые не причиняет никакое значительно размывание структуры решетки.

Принимая Во Внимание система 3 решеток, специфические прикладные потенциальная разница или напряжение тока через решетки обеспечивают движущую силу для ионов. Внутренняя решетка в контакте с вызванной плазмой, «экранирующей сеткой», одно которое устанавливает напряжение тока или энергию луча. Это установлено на положительный потенциал по отношению к земле. Раз через отверстия экранирующей сетки, отрицательный потенциал по отношению к земле и следовательно далеко отрицательно по отношению к экранирующей сетке использован для ускорения ионов. Полная потенциальная разница представляет напряжение тока извлечения для луча. Третья решетка «decelerator» обычно заземлены и коллимирование луча помощи (уменьшает расхождение луча), подавляют электрон назад-и уменьшают redeposition sputtered задней части материала на решетку и внутренность акселераторя источник. Это в свою очередь увеличивает период между временами простоя для чистки решетки и также делает очищать решеток более легким. Окончательная энергия извлеченных ионов равна к энергии луча комплекта (VB) (см. Диаграмму 1B).

Диаграмма 1. Структура образования луча 3 решеток

Neutralisers

Окончательно, третий элемент образовывая источник иона Оксфорда neutraliser, который по-существу источник электрона который балансирует обязанность ионов в луче для уменьшения влияний космос-обязанности причиняя расхождение луча через взаимное отталкивание ионов и предотвратить поручать загоранных вафли или цели. Вообще, больше электронов испущены от neutraliser чем ионов от источника, тем ме менее эти обычно сразу не совмещают с потоком иона для того чтобы сформировать нейтральные атомы. Расхождение Луча функция много параметров, VB (напряжения тока луча), IB (тока пучка лучей), VA (напряжения ускорителя), IN (течения neutraliser), Etc. и также повлияно на рассеянием на молекулах газа в зависимости от давления камеры, которое одна причина держать давление камеры как можно низко. Взаимодействие сложно и оптимизирование процесс балансировать различные параметры до тех пор пока желаемый результат не получен.

Основное Двойное Настроение Камеры Sputtering Луча Иона

Основное настроение камеры DIBS (Двойного Луча Иона Sputtering), видит Диаграмму 2 внизу, состоит из источника низложения который точно фокусирует нейтрализованный луч иона на цель с минимальным overspill для того чтобы во избежание загрязнение депозируя фильмов. Это включает материалы как Au, Cr, Ti, Pt для следов металла, магнитные материалы как Fe, Co, Ni, Etc. или dielectrics как SiO2, AlO23, Etc., котор нужно депозировать (список non-исчерпывающий).

Оно также состоит из голевой передачи/источника etch которая могут выполнить различные функции: его можно использовать для того чтобы вытравить (или стан иона) субстрат; оно может снабдить «помощь» процесс низложения путем бомбардировать депозируя фильм с напористыми ионами которые могут улучшить или доработать свойства или стехиометричность фильма физическими и/или химическими влияниями; его можно также использовать как низкоэнергическое pre-чистое субстрата до низложения. Иногда, этот источник использован без решеток как источник плазмы радикалов ` термальных' активированных для химического изменения депозируя материала пока уменьшающ физическую бомбардировку субстрата.

Инструмент Ionfab можно также поставить с только одним или другим из из вышеуказанных источников иона, любо для низложения где голевая передача или etch необходимы для процесса, или как вытравливание/инструмент филировать/модификации поверхности где никакое низложение необходимо.

Диаграмма 2. взгляд Схемы системы Ionfab

Низложение Материалов Используя Низложение Луча Иона

Некоторые из самых общих депозированных материалов окиси как AlO23, Дао25, SiO2 и TiO2 (обычно от целей23 AlO, Ta, Si, 2 SiO и Ti и при O2 добавленный к отростчатому газу). Деиствительно, O2 можно ввести или сразу в камеру или через низложение и/или источник голевой передачи; это позволяет стехиометрическим dielectrics быть депозированным тому от stochiometric диэлектрической цели, где расход кислорода во время sputtering заменен, или от цели металла в реактивном режиме где sputtered атомы металла окислены на нескольк этапа который смог находиться на цели, во время перехода к субстрату или на субстрате если использованы луч или плазма голевой передачи кислород-подшипника. Второй источник можно также использовать для субстрата pre-чистого к, например, для того чтобы достигнуть улучшенного прилипания фильмов или извлечь родних окисей, или по мере того как физическая голевая передача во время низложения более далее для того чтобы densify фильмы.

Эти же можно сделать для низложения нитрида, например Согрешения используя34 цель Согрешения34 и N в2 источнике камеры или голевой передачи. Другое, больше ` экзотическое', материалы, как MgF, LaF2, NbO3,2 ZrO5, YO3,2 HfO3 YF2 etc3 . , смогите также быть депозировано (реактивным и/или помогать) лучем иона sputtering и список включает такой материал как VO которыйX требует, что весьма точное управление отростчатых коэффициентов газа позволяет очень специфическим термоэлектрическим свойствам быть достиганным для чувствительных применений термического изображения.

Контролируя Свойства и Рост Фильмов Используя Инструменты от Аппаратур Оксфорда

Наш инструмент также позволяет субстрату быть вращан и склонен по отношению к направлению потока sputter включающ более далее «настраивать» роста фильма/свойств так же, как управления охвата шага для низложения на поверхностную топологию. Тарифы Низложения будут более низки чем испарение, но это позволяет очень больше управления с очень более возпроизводимым и более прогнозированным тарифом низложения позволяющ очень точному управлению толщины просто путем приурочивать. Материал также sputtered и депозирован в окружающей среде гораздо низкее температуры чем испарение. Фактическую температуру субстрата можно таким образом держать очень низким во время обрабатывать используя гелий поданный возможность задней стороны охлаждая.

Окружающие Среды Низложения и Низкого Давления Луча Иона

Низложение луча Иона работает в окружающей среде гораздо низкее давления (в ряде-4 10 Торр. или понизьте) чем стандартный магнетрон sputtering, поэтому любые sputter включение газа (например Ar) в фильме очень из проблемы (как также истинен для испарения). Средняя длина свободного пути ионов и sputtered материала соответственно значительно увеличена который также блокирует термализацию sputtered материала также, приводящ к в депозируя энергиях атома кинетических (типично между eV 1 до 100) очень более высоко чем, например, в случае испаренных атомов.

Низложение Луча Иона и Поверхностное Управление Pre-Чистых и Фильма Усилия

С подготовки субстрата и/или усилия фильма обычно причина проблем в прилипании для плотных пленок, низложение луча иона может обеспечить и поверхность pre-чистую и управление усилия фильма вторым источником иона. Сверх Того, низложение луча иона не терпит от проблемы «плевания» часто видимого в испарении.

Качество Фильмов Луча Иона Депозированных

Депозированные качества фильма могут быть разделены в оптически и механически категории:
Оптически свойства тонкого фильма охарактеризованы следующими качествами:

  • Пропускаемость (связанная с дисперсивными значениями и гомогенностью)
  • Абсорбциа (связанная с свойствами транспаранта)
  • Scatter (связанный с дефектами поверхностной шершавости и тома)

Наши преданные coaters луча иона оптически дают хорошие спасибо результатов потери scatter ровное низложение фильма. Диаграмма 3 внизу выставки некоторые примеры одиночных слоев окиси SiO2 и TiO2 на вафле Si. Поверхностная шершавость 0.22nm rms для Согрешения34 депозированного на вафле Si также была измерена.

Диаграмма 3. измерения оценки Поверхностной шершавости AFM

Надежность и Воспроизводимость Низложения Луча Иона

Однако, в дополнение к превосходной гладкости фильма, инструмент луча иона должен иметь надежные и возпроизводимые источники если такие же результаты быть полученным для следующего фильма, котор нужно депозировать. И толщина фильма и воспроизводимость R.I. очень важны депозируя разнослоистые покрытия.

В Диаграмме 4 внизу показывает низложение25 Дао над 3 последовательными бегами измеренными над 8" вафля депозированная на вафле Si. На Диаграмму 5 показано соответствуя повторимость R.I. полученную над такими же 3 последовательными бегами низложения. На Диаграмму 6 показано пример единообразия34 низложения Согрешения над 100mm на вафле Si с единообразием R.I. ±0.1%. На Диаграмму 7 показано пример единообразия2 низложения SiO над 200mm на вафле Si с единообразием R.I. лучше чем ±0.1% с исключением края 5mm. Ей можно наблюдать что различный профиль кривого сравненной к низложению25 Дао соединен с различными параметрами располагать и луча platen которые влияют на расхождение луча.

Диаграмма 4. единообразие25 низложения Дао над 3 последовательными бегами на вафле 200mm Si

Диаграмма 5. Repeatable рассеивание для R.I.25 Дао над 3 последовательными бегами

Диаграмма 6. единообразие34 низложения Согрешения над 100mm на вафле Si

Диаграмма 7. единообразие2 низложения SiO над 200mm на вафле Si

Применения Низложения Луча Иона

Некоторые примеры показаны ниже применений что наши инструменты используются для:

  • Покрытие Адвокатского сословия Лазера
  • Одиночный Фильтр Полости
  • Зеркало 3 Полостей
  • Волчок Лазера Кольца

Покрытие Адвокатского сословия Лазера

  • Покрытие адвокатского сословия Лазера для индивидуальных адвокатских сословий на обеих фасетках: Двойные параметры покрытия (AR) анти--отражения длины волны с 8 слоями Дао25/покрытием2 SiO.
  • Передача @532nm: 99,815%
  • Передача @1064nm: 99,390%

Диаграмма 8. Анти- покрытие покрытия Отражения (AR) при 8 слоев покрывая Дао25/SiO2.

Одиночный Фильтр Полости

В Диаграмме 9 внизу смогите быть увидено теоретическая пропускаемость как высчитано с MacLeod вместе с как-депозированной разнослоистой разверткой измеренной с спектрофотометром

  • Выступите Вносимую потерю - 0.08dB
  • FWHM = 2.021nm
  • Длина Волны Центра: 1553,4 nm,
  • 40 QW

Диаграмма 9. Одиночная пропускаемость полости

Зеркало 3 Полостей

Диаграмма 10 внизу развертка вносимой потери выставок против длины волны.

  • Длина Волны 1549.8nm Центра (ITU = 1549.72nm)
  • Ширина Полосы Частот Диапазона Пропуска (@ - 0.5dB) = 1.07nm
  • Остановите Ширину Полосы Частот Диапазона (@ - 25dB) = 2.7nm
  • Вносимая потеря (@1549.7nm: 193.45THz) = -0.086dB

Диаграмма 10. развертка Вносимой потери против длины волны для зеркала 3 полостей

Волчок Лазера Кольца

Диаграмма 11 внизу развертка передачи выставок зеркала конструированного для 633nm на 45°.

  • Потеря <60ppm Зеркала
  • Единообразие <±0.0005
  • Поверхностная Шершавость <1Å

Диаграмма 11. развертка Передачи зеркала конструированного для 633nm на 45°

Некоторые из наших клиентов достигли полных потерь под 20 ppm для их зеркал волчка лазера кольца. Окружающая среда Чистой комнаты и подготовка оптимизации производственного процесса так же, как системы ключевы для того полные потери, котор нужно держать к минимуму.

Список применений обширн при только немного будучи показыванным примеров. Много типов разнослоистых покрытий возможны и, в зависимости от типа необходимы покрытия, объём и качества, различные середины можно обеспечить для контроля и контролировать их рост как мониторы кристалла кварца или в контроле situ оптически.

Сводка

Как видит выше, главным образом преимущества предложенные низложением луча иона являются следующими:

  • Высокое качество поверхности
  • Плотные ровные фильмы
  • Очень низко разбрасывающ
  • Очень низко оптически потери
  • Очень хороший бег для того чтобы работать отростчатую повторимость
  • Превосходное единообразие
  • Максимальная гибкость
  • Диапозон Применения

Источник: Технология Плазмы Аппаратур Оксфорда.

Для больше информации на этом источнике пожалуйста посетите Технологию Плазмы Аппаратур Оксфорда.

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

Last Update: 24. September 2013 05:45

Ask A Question

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

Leave your feedback
Submit