下面你可以找到的第一部分实验结果与化学辅助Sebastien Pochon博士在腐蚀我们的专家有会议上周在加州圣何塞。

需要形成光栅(例如用于虚拟现实耳机)SiO等材料₂了最近激增的离子束刻蚀技术的使用。然而,当使用一束argon-only,选择性是有限的,因为它是一个物理过程。

一般来说,瑞士法郎等气体₃,科幻小说₆阿,₂和Cl₂可以添加到氩为了增加选择性;根据注入气体,这个过程被称为反应离子束蚀刻(活性离子束腐蚀)或化学辅助离子束蚀刻(CAIBE)。衬底持有人可以旋转,以提供一个轴对称腐蚀率剖面。也可以在一个倾斜的角度范围光束方向。这使得控制侧壁概要以及径向均匀性优化。离子束入射波束方向与变量角通过滚筒角设置使配置文件控制和功能在nanopatterning塑造。这些硬件特性的离子束蚀刻方法可以用来创建成角的腐蚀特性。

离子束参数:能量和通量

离子束刻蚀的优点之一是可以独立控制离子能量和通量通过电压应用到屏幕网格和等离子体密度(由功率决定的)。

在空闲模式下离子束室达到基础压力低于2 e -托,1600升/秒的泵涡轮分子泵由一个100米³/小时干泵。离子束刻蚀过程中,燃烧室压力通常达到值介于2.5和6托的军医。这意味着离子束高度定向的一个本质上无碰撞的环境与平均自由程> 20厘米,大于源和底物之间的距离。有益的是离子源和缓冲器可以稳定运行总流的范围10 - 20 sccm保持低的压力。每个孔的离子电流获得孔网格的空间电荷限制。这是Child-Langmuir法的函数所描述的网格之间的差距和潜在的区别,在这种情况下,屏幕和加速器的网格¹。

离子束参数:化学和几何学

然而,因为它是一个物理过程,当腐蚀模式使用掩模光刻胶等,相应的选择性或腐蚀率蚀刻材料、光致抗蚀剂掩模之间的比例低于5:1,而且通常是1:1左右。

选择性的面具可以增强通过添加气体如瑞士法郎₃,科幻小说₆N₂阿,₂和Cl₂。

根据注入气体,直接在源或为气体环位于附近的样本,分别称为反应离子束蚀刻技术(活性离子束腐蚀)或化学辅助离子束蚀刻(CAIBE)。使用合适的化学活性气体可以提高腐蚀率和选择性屏蔽材料。事实上,在活性离子束腐蚀模式下,反应气体在离子源中部分分离,和一些将电离和加速衬底,而在CAIBE模式下,大部分的气体侵犯衬底不是分离的,只有惰性气体离子轰击表面。

在等离子体蚀刻,仔细选择的惰性和活性气体比率允许例如侧壁概要文件的控制。这也将取决于之间的选择材料和被蚀刻的面具。

衬底持有人或滚筒可倾斜-90°,加载的位置,到+ 65°。进一步控制侧壁倾斜概要以及径向均匀性优化。

衬底持有人可以旋转20 rpm为了提供一个轴对称腐蚀率剖面。底物是由一个专门的冷却器和冷却氦气作为导电介质传输热量用于冷却在蚀刻。它的目的是保持晶片温度尽可能低腐蚀过程中为了保持质量的抗拒。其他进程,加热元件嵌入在滚筒内允许将衬底加热到温度高达300°C。其他的面具可以使用对温度不敏感,SiO₂或如果₃N₄。下面的图1 a、1 b和c显示IBE室布局,活性离子束腐蚀和CAIBE模式。

离子束参数:过程的缺点以及如何克服它们

当蚀刻与氩,在IBE模式中,常见的文物是挖沟、击剑和粗糙的表面。挖沟通常出现在蚀刻轮廓的边缘;这是因为“双倍”效应的离子在井壁附近由于光束发散度和反射从墙上。

击剑是由蚀刻材料,在面具的侧壁转存。粗糙表面通常在多晶基板的腐蚀造成的。

其他一些影响IBE蚀刻过程后可以发现,等结束了正斜率蚀刻材料或小面。这是与面具的质量。这可以在单个流程步骤来实现滚筒的旋转将20 rpm和设置为一个固定的角为30°。

它也可以在两个独立的步骤完成的。在第一步中,滚筒的角度可以设置为一个浅10°角,百分之九十的蚀刻过程发生。在第二步中,滚筒的角度设置为一个更高的角度像45°或更高,根据样本几何和为了避免阴影,剩余的百分之十的胎侧腐蚀过程清洁。当蚀刻在垂直入射时,基于“增大化现实”技术⁺离子与每一个碰撞动量转移;平均每一个为两个原子一个原子被取消入射离子。与许多原子离子穿透更深的分享他们的能量。至于样品的表面温度,这意味着更多的热量转移到样品和光刻胶。

这是一个典型的结果当试图尽可能快的腐蚀。关键是要保持样品表面和光刻胶掩模在较低温度下使用氦背面冷却等技术。蚀刻在更高角度增加了产量,其中一个原子离子可以删除5。靠近表面的能量转移;因此更多的原子被驱逐。

离子束方向,结合变量入射波束角通过滚筒角设置,使剖面和侧壁nanopatterning期间控制和功能塑造。在活性离子束腐蚀和CAIBE模式,模式过程并不仅仅依靠物理组件(溅射),但化学。化学增强支持,相比纯物理刻蚀,更好的选择性和较高的保真度模式从而限制CD转移损失或表面粗化。此外,样品表面温度控制是一个非常重要的参数,因为它将决定各向同性腐蚀过程的组件。事实上,在一些过程,温度成为一个至关重要的参数,因为它将产生重大影响蚀刻产品的波动性,因此可以显著提高腐蚀率。这个问题就变成了控制刻蚀剖面的垂直度。

对离子束技术的更多信息,访问我们的网站通过我们的电子邮件或写信给我们plasma-experts@oxinst.com我将很高兴与你分享我的经验和信息。

作者:Sebastien Pochon博士

参考1 Goebel d·m·卡茨我。“电力推进原理:离子和霍尔推进器,”约翰·威利& Sons Inc .第五章(2008)。