Jonen Strålar Avlagring - Applikationer och Fördelar vid Oxford Instrumenterar PlasmaTeknologi

Täckte Ämnen

Överblick
Är Vad en Jon Strålar Källa?
Jonen Strålar Källor från Oxford Instrumenterar
     Raster
     Neutralisers
Den Grundläggande DubbelJonen Strålar den Fräsande Kammaren Ställer In
Avlagring av Material som Använder Jonen, Strålar Avlagring
att Kontrollera Rekvisita och Tillväxt av Filmar genom Att Använda Bearbetar från Oxford Instrumenterar
Jonen Strålar Avlagring och Pressar Low Miljöer
Jonen Strålar Avlagring och Ytbehandlar Förrengöriner och Filmar Spänning Kontrollerar
Det Kvalitets- av Jonen Strålar Deponerat Filmar
Pålitlighet och Reproducibility av Jonen Strålar Avlagring
Applikationer av Jonen Strålar Avlagring
     Laser Bommar för att Täcka
     SingelHålet Filtrerar
     Tre Hål Avspeglar
     Ringa Laser-Gyroskopet
Summariskt

Överblick

Detta pappers- gåvor Strålar en granska av Jonen Teknologi. I detta granska de huvudsakliga applikationerna, och fördelar av att använda Jonen Strålar teknologi för avlagring bearbetar, när jämfört till teknologi liksom plasma, eller avdunstning (PVD) ska framläggas. Att starta med, frambrings en överblick av, hur en jon strålar, ska beskrivas. Detta ska följs därefter av en presentation, och diskussionen av några fördelaktiga applikationer av jonen strålar teknologi.

Är Vad en Jon Strålar Källa?

I grunden strålar en jon källa är en plasmakälla som är inpassad med en uppsättning av raster möjliggöra en strömma av joner som ska dras ut. Vår jon strålar källa har de efter tre huvudsakliga delarna: urladdningskammaren, rastren och neutraliseren.

Joner produceras i urladdningskammaren, genom att betvinga en gasa (vanligt Argon) till en RF, sätter in. Gasa matas in i en kvart- eller aluminakammare med en RF driven spoleantenn runt om den. RFEN sätter in upphetsar fria elektroner, tills de har nog energi som ska brytas, gasar atoms in i joner och elektroner; detta ses till som ”induktivt koppla ihop ”. Gasa joniseras thus, och ett plasma är etablerat. Denavsluta RF-spänningen på antennen kan ne kick värderar. Verkställa av denna spänning på jonerna kan vara en elektrostatisk styrka som ska skapar högt aktiverade joner. Gör jonkällan lätt att starta, dessa ska joner eroderar jonkällan, genom att fräsa, att skada den och att skapa förorening i det processaa, Även Om detta verkställer skulle; detta ses till som ”kapacitivt koppla ihop”.

Jonen Strålar Källor från Oxford Instrumenterar

I den Oxford jonkällan kapacitivt dämpas koppla ihop, genom att förlägga ett elektrostatiskt, skyddar insida kvartkammaren för att låta endast RFEN magnetiskt del- överföra energi till gasaatomsna. De elektrostatiska skyddar förhindrar elkraften sätter in, frambragt över spolen av RF-antennen, från att skriva in jonkällan. Den hjälper också att bryta upp any fortlöpande föra täcka från att sätta in på insidan av kvartplasmaröret som kunde avskärma, och att förminska plasmautvecklingseffektiviteten av RFEN driva.

Raster

Rollen av rastren är i grunden att accelerera joner med en kickhastighet. Typisk göras våra rasteruppsättningar av två eller tre raster (se för att Figurera 1a). Rastren har en närmare detalj att spela golfboll i hål mönstrar med talrika öppningar; det är kombinationen allra individbeamletsna som bildar stråla. Inter-Rastret avskiljandet och rasterkrökning är också viktiga beroende av den krävda applikationen, till exempel beroende av uppsätta som mål storleksanpassa för att fräsas, eller avlagring klassar.

Vår jonkälla producerar ett plasma för låg temperatur med långsamma (kalla) joner (<1eV) som kan dras ut från jonkällan via rastren med endefinierad energi, och, som inte orsakar någon viktig erosion av rastret, strukturerar.

Betrakta ett system för tre raster, applicerade en närmare detalj potentiell skillnad, eller spänning över rastren ger drivkraften för jonerna. Det inre rastret i kontakt med plasmaet som kallas ”avskärmer raster”, är det att uppsättningar strålar spänning eller energi. Detta är fastställdt på en potentiell släkting för realitet till slipat. En Gång till och med avskärmarastret spela golfboll i hål, en potentiell släkting för negation till slipat, och hence är långt mer negationsläkting till avskärmarastret van vid accelererar jonerna. Den sammanlagda potentiella skillnaden föreställer extraktionspänningen för stråla. Det tredje ”decelerator” rastret blir vanligt jordnint, och hjälp strålar collimation (förminskar divergensen av stråla), dämpar elektronen som baksida-strömmer och, förminskar redeposition av fräst materiell baksida på den gaspedalrastret och insidan källan. Detta i sin tur gör förhöjningar perioden mellan inaktiva tider för rasterlokalvård och också rasterlokalvård lättare. Finalenergin av de utdragna jonerna är jämbördig till uppsättningen strålar energi (VB) (se för att Figurera 1b).

Figurera 1. Tre som rastret strålar bildande, strukturerar

Neutralisers

Slutligen är den tredje beståndsdelen som utgör den Oxford jonkällan, en neutraliser, som är i stort en elektronkälla, som balanserar laddningen av jonerna i stråla, för att att förminska utrymme-laddningen verkställer att orsaka strålar divergens till och med den ömsesidiga avskyn av jonerna och för att att förhindra uppladdning av det upplyst rånet eller att uppsätta som mål. Allmänt sänds ut mer elektroner från neutraliseren än joner från källan, however dessa sammanslutningen med jonen inte strömmer vanligt direkt för att bilda frilägeatoms. Stråla divergensen är en fungera av många parametrar, VB (stråla spänning), IB (stråla Strömmen), VA (gaspedalspänning), IN (neutraliserström), Etc. och påverkas också by gasar spridning beroende av kammaren pressar, som är en resonerar uppehället som, kammaren pressar så low som möjlighet. Växelverkan är komplex, och optimisation är ett processaa av att balansera de olika parametrarna, tills det önskade resultatet erhålls.

Den Grundläggande DubbelJonen Strålar den Fräsande Kammaren Ställer In

Den grundläggande kammaren för DIBS (DubbelJonen Strålar att Fräsa), ställer in, ser för att Figurera nedanföra 2, består av en avlagringkälla som fokuserar exakt en neutraliserad jon strålar på en uppsätta som mål med minsta overspill, för att att undvika förorening av att sätta in filmar. Detta möjliggör material liksom Au, CR, Ti, belägger med metall Halv Liter för spårar, magnetiska material liksom Fe, Co, Ni, Etc. eller dielectrics liksom SiO2, AlO23, Etc. som ska sättas in (lista är non-uttömma).

Den består av en hjälp/etsar också källan som kan uppfylla olikt fungerar: den kan vara van vid etsar (eller jonen mal), substraten; den kan ge ”hjälp” till avlagringen som är processaa, genom att bombardera sätta in, filmar med driftiga joner, som kan förbättra, eller ändrar filmarekvisitan, eller stökiometri vid läkarundersökning och/eller kemiskt verkställer; den kan också användas, som enenergi förrengöriner av substraten före avlagring. Ibland används denna källa utan raster som en plasmakälla av termiska' aktiverade radikaler för ` för kemisk ändring av de sätta in materiella stunderna som minimerar läkarundersökningbeskjutning av substraten.

Ionfaben bearbetar kan också levereras med endast en eller annan av de ovannämnda jonkällorna, antingen för avlagring var hjälp eller etsar inte krävs för det processaa, eller som en etsning/en malning/ytbehandlar ändring bearbetar var ingen avlagring krävs.

Figurera 2. Schematiskt beskåda av ett Ionfab system

Avlagring av Material som Använder Jonen, Strålar Avlagring

Några av de mest satte in allmänningmaterialen är oxider liksom AlO23, TaO25, SiO2 och TiO2 (vanligt från AlO23, Ta, Si, SiO2 och Ti uppsätta som mål, och med Nollan som2 tillfogas till det processaa, gasa). Sannerligen kan2 Nollan introduceras endera direkt in i kammaren eller till och med avlagringen och/eller hjälpkällan; detta låter stoichiometric dielectrics sättas in endera från en stochiometric dielectric uppsätta som mål, var syreuttömmning under att fräsa byts ut, eller från en belägga med metall uppsätta som mål i reactive funktionsläge var fräste belägger med metall atoms oxideras på något pekar, som kunde vara på uppsätta som mål, under genomreser till substraten eller på substraten om enuthärda hjälp strålar, eller plasma används. Understödjakällan kan också användas för substrate förrengöriner till, till exempel uppnå förbättrad adhesion av filmar eller tar bort infödda oxider, eller, som en läkarundersökninghjälp under avlagring som vidare densify, filmar.

Samma kan vara förlorad nitrideavlagring, e.g. Att synda genom att använda34 SiN uppsätta som mål34 och N i2 kammaren eller hjälp källan. Annat, mer exotisk `', material, liksom MgF, LaF2, NbO3,2 ZrO5, YO3,2 HfO3 YF2 etc3 . , kan också sättas in av (den reactive och/eller hjälpta) jonen strålar att fräsa, och lista inkluderar sådan materiellt, som VO, somX kräver, preciserar extremt kontrollerar av processaa gasar förhållanden för att låta mycket specifik thermo-elektrisk rekvisita uppnås för den känsliga thermalen som avbildar applikationer.

att Kontrollera Rekvisita och Tillväxt av Filmar genom Att Använda Bearbetar från Oxford Instrumenterar

Vårt bearbeta låter också substraten roteras, och den benägna släktingen till fräsandefluxriktningen som möjliggör vidare ”att trimma” av, filmar tillväxt/rekvisita såväl som kliver täckning kontrollerar för avlagring på ytbehandlar topologi. Avlagring klassar ska är lägre än avdunstning, men denna låter mycket mer kontrollerar med ett mycket mer reproducible, och förutsägbar avlagring klassar att låta mycket preciserar tjocklek kontrollerar enkelt, genom att tajma. Det materiellt också fräsas och sättas in i en miljö för mycket lägre temperatur än avdunstning. Den faktiska substratetemperaturen kan thus hållas mycket låg under att bearbeta genom att använda den helium matade baken som kyler kapacitet.

Jonen Strålar Avlagring och Pressar Low Miljöer

Jonen strålar avlagringkörningar i ett mycket lägre pressar miljön (i de 10-4 Torrna spänna eller fäll ned), än den standarda magnetronen som fräser, så någon fräsande gasar (e.g.) medräknandet Ar i filma är mycket mindre av ett problem (som är också riktigt för avdunstning). Den genomsnittliga fria banan av joner och fräst materiellt ökas därmed väldeliga, som förhindrar också thermalisation av fräst materiellt som väl och att resultera, i att sätta in kinetic energier för atom (typisk mellan eV 1 till 100) mycket higher än, till exempel, i fallet av avdunstade atoms.

Jonen Strålar Avlagring och Ytbehandlar Förrengöriner och Filmar Spänning Kontrollerar

Sedan substrateförberedelsen och/eller filmar spänning är orsaka av problem i adhesion för mer tjock filmar vanligt, strålar jonen avlagring kan ge båda ytbehandlar förrengöriner och filmar spänning kontrollerar vid understödjajonkällan. Dessutom strålar jonen avlagring lider inte från problemet av ”att spotta” som ses ofta i avdunstning.

Det Kvalitets- av Jonen Strålar Deponerat Filmar

Det deponerat filmar kvaliteter kan delas in i optiska och mekaniska kategorier:
Den Optiska rekvisitan av ett tunt filmar karakteriseras av efter kvaliteterna:

  • Transmittance (som är tillhörande med dispersive, värderar och enhetlighet),
  • Absorbering (som är tillhörande med stordiarekvisita)
  • Scatter (som är tillhörande med, ytbehandla roughness, och volym hoppar av),

Vår hängivna jon strålar optiska coaters ger bra tack för scatterförlustresultat för att släta filmar avlagring. Figurera 3 nedanföra shows några exempel av singeloxidlagrar av SiO2 och TiO2 på Si-rånet. En ytbehandlaroughness av 0.22nm rms för SiN34 satte in på ett Si-rån har också mätts.

Figurera 3. Ytbehandla roughnessutvärderingsmätningar vid AFM

Pålitlighet och Reproducibility av Jonen Strålar Avlagring

Emellertid förutom utmärkt filma smoothness, jonen strålar bearbetar måste ha pålitligt, och reproducible källor, om de samma resultaten ska erhållas för det nästa, filmar för att sättas in. Båda filmar tjocklek, och R.I.-reproducibility är mycket viktig, när du sätter in multilayer beläggningar.

I Figurera nedanföra 4 visas TaO25 avlagring över tre körningar som i rad mätas över en 8" rånet som sättas in på ett Si-rån. Figurera 5 shows den motsvarande R.I.-repeatabilityen erhållande över de samma tre avlagringkörningarna i rad. Figurera 6 shows ett exempel av SiN34 avlagringlikformighet över 100mm på Si-rånet med en ±0.1% R.I. likformighet. Figurera 7 shows ett exempel av SiO2 avlagringlikformighet över 200mm på Si-rånet med bättre, än ±0.1% R.I. likformighet med 5mm kantar uteslutande. Det kan observeras att de olika profilerar av bukta som jämförs till TaO som25 avlagring anknytas med den olika skrivmaskinsvalspositioneringen och att stråla parametrar som påverkar, stråla divergensen.

Figurera 4. TaO25 avlagringlikformighet över tre körningar i rad på det 200mm Si rånet

Figurera 5. Repeatable spridning för TaO25 R.I. över tre körningar i rad

Figurera 6. Synda34 avlagringlikformighet över 100mm på Si-rånet

Figurera 7. SiO2 avlagringlikformighet över 200mm på Si-rånet

Applikationer av Jonen Strålar Avlagring

Några exempel visas att nedanfört av applikationer som vårt bearbetar, används för:

  • Laser Bommar för att Täcka
  • SingelHålet Filtrerar
  • Tre Hål Avspeglar
  • Ringa Laser-Gyroskopet

Laser Bommar för att Täcka

  • Laser bommar för att täcka för individ bommar för på båda fasetterar: Dubbelvåglängdanti-reflexion som (AR) täcker parametrar med ett 8 lagrar TaO25/SiO2 att täcka.
  • Överföring @532nm: 99,815%
  • Överföring @1064nm: 99,390%

Figurera 8. Anti Reflexion som täcker (AR) att täcka med 8 lagrar som täcker TaO25/SiO2.

SingelHålet Filtrerar

I Figurera nedanföra 9 kan ses den teoretiska transmittancen som beräknat med MacLeod samman med densatte in multilayer bildläsningen som mätas med en spectrophotometer

  • Nå en höjdpunkt Införingsförlust - 0.08dB
  • FWHM = 2.021nm
  • Centrera Våglängden: 1553,4 nm,
  • 40 QW

Figurera 9. Singelhåltransmittance

Tre Hål Avspeglar

Figurera för införingsförlust för 10 den nedanföra shows våglängden för bildläsningen kontra.

  • Centrera Våglängden 1549.8nm (ITU = 1549.72nm)
  • Passera MusikbandBandbredden (@ - 0.5dB) = 1.07nm
  • Stoppa MusikbandBandbredden (@ - 25dB) = 2.7nm
  • Införingsförlust (@1549.7nm: 193.45THz) = -0.086dB

Figurera 10. Våglängden för bildläsningen för Införingsförlust för tre hål avspeglar kontra

Ringa Laser-Gyroskopet

Figurera överföringsbildläsningen för 11 den nedanföra shows av en avspegla som planläggs för 633nm på 45°.

  • Avspegla förlust <60ppm
  • Likformighet <±0.0005
  • Ytbehandla Roughness <1Å

Figurera 11. Överföringsbildläsning av en avspegla som planläggs för 633nm på 45°

Några av våra kunder har uppnått sammanlagda förluster som nedanför 20 ppm för deras ringer laser-gyroskopet avspeglar. Den Rena rummiljön och den processaa optimization- såväl som systemförberedelsen är nyckel- för att sammanlagda förluster som ska hålls till en minimi.

Lista av applikationer är omfattande med endast några exempel som har visats. Många typer av multilayer beläggningar är görliga och, beroende av typen av att täcka, genomgång och kvalitets- krävt, kan det olika hjälpmedlet ges för att övervaka, och kontrollera deras tillväxt liksom kvartkristall övervakar eller i optisk övervakning för situ.

Summariskt

Som har setts över, gynnar det huvudsakligt erbjudet av jonen strålar avlagring är:

  • Kicken ytbehandlar kvalitets-
  • Tätt släta filmar
  • Mycket låg spridning
  • Mycket low optiska förluster
  • Mycket bra körning som kör processaa repeatability
  • Utmärkt likformighet
  • Maximum böjlighet
  • Spänna av applikationer

Källa: Oxford Instrumenterar PlasmaTeknologi.

För mer information på denna källa behaga besök Oxford Instrumenterar PlasmaTeknologi.

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

Last Update: 24. September 2013 05:47

Ask A Question

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

Leave your feedback
Submit