Cuadrícula de fuentes de Ion Beam Sputter

Una fuente de haz de iones es una fuente de plasma equipada con una cuadrícula y capaz de extraer iones. La fuente de haz de iones OIPT (Oxford Instruments Plasma) consta de tres componentes principales: una cámara de descarga, una cuadrícula y un neutralizador.

El diagrama esquemático del funcionamiento de la cuadrícula de fuentes de Ion Beam Sputter

● La cámara de descargaes una cámara de cuarzo o aluminio rodeada de una antena de radiofrecuencia. Su efecto es ionizar el gas (generalmente argón) a través de un campo de radiofrecuencia, produciendo plasma. El campo de radiofrecuencia excita los electrones libres, lo que hace que los átomos de gas se dividan en iones y electrones, lo que a su vez produce plasma. El voltaje de extremo a extremo de la antena de RF en la cámara de descarga es muy alto, lo que tiene un efecto electrostático en los iones, lo que los convierte en iones de alta energía.

● El papel de la cuadrículaEn la fuente de iones es diseccionar los iones y acelerarlos a la energía requerida. La cuadrícula de la fuente del haz de iones OIPT está compuesta de 2 ~ 3 cuadrículas con un patrón de diseño específico, que puede formar un haz de iones ancho. Las características de diseño de la cuadrícula incluyen espaciado y curvatura, que se pueden ajustar de acuerdo con los requisitos de la aplicación para controlar la energía de los iones.

● Un neutralizadores una fuente de electrones utilizada para neutralizar la carga iónica en el haz de iones, reducir la divergencia del haz de iones y evitar la carga en la superficie del chip o el objetivo de pulverización. Optimice la interacción entre el neutralizador y otros parámetros para equilibrar los diversos parámetros para el resultado deseado. La divergencia del haz de iones se ve afectada por varios parámetros, incluida la dispersión de gas y varios parámetros de voltaje y corriente.

El proceso de la fuente de haz de iones OIPT se mejora colocando una pantalla electrostática en una cámara de cuarzo y adoptando una estructura de tres rejillas. La pantalla electrostática evita que el campo electrostático entre en la fuente de iones y previene eficazmente la deposición de la capa conductora interna. La estructura de tres rejillas incluye una rejilla de protección, una rejilla de aceleración y una rejilla de desaceleración, que pueden definir con precisión la energía e impulsar los iones para mejorar la colimación y la eficiencia del ion..

Figura 1. Fuente interior de plasma con voltaje del haz

Figura 2. Fuente interior de plasma a voltaje del haz

Figura 3. Diagrama esquemático del sistema de grabado y deposición del haz de iones

Las técnicas de grabado se dividen principalmente en dos categorías:

● Grabado con haz de iones con gases inertes (IBE): Este método implica el uso de gases inerte como argón, xenón, neón o krypton para grabar. Ibe proporciona grabado físico y permite el procesamiento de metales como oro, platino y paladio, que generalmente son inadecuados para el grabado de iones reactivos. Para los materiales multicapa, IBE es el método preferido debido a su simplicidad y eficiencia, como se ve en la producción de dispositivos como la memoria de acceso aleatorio magnético (MRAM).

● Grabado de haz de iones reactivo (Ribe): Ribe implica la adición de gases reactivos químicos como SF6, CHF3, CF4, O2 o CL2 a gases inertes como el argón. Esta técnica mejora las tasas de grabado y la selectividad del material al introducir la reactividad química. Ribe se puede introducir a través de la fuente de grabado o a través de un entorno que rodea el chip en la plataforma de sustrato. El último método, conocido como grabado de haz de iones asistidos químicamente (CAIBE), proporciona una mayor eficiencia y permite características de grabado controladas.

El grabado con haz de iones ofrece una serie de ventajas en el ámbito del procesamiento de materiales. Destaca por su capacidad para grabar diversos materiales, llegando incluso a aquellos que tradicionalmente suponen un desafío para las técnicas de grabado con plasma. Además, el método permite dar forma a los perfiles de las paredes laterales mediante la inclinación de la muestra, lo que mejora la precisión del proceso de grabado. Al introducir gases químicos reactivos, el grabado con haz de iones puede aumentar significativamente las tasas de grabado, proporcionando un medio para acelerar la eliminación del material. 

La tecnología también otorga control independiente sobre parámetros críticos como la corriente y la energía del haz de iones, lo que facilita procesos de grabado precisos y personalizados. En particular, el grabado con haz de iones cuenta con una repetibilidad operativa excepcional, lo que garantiza resultados consistentes y confiables. Además, muestra una notable uniformidad de grabado, crucial para lograr una eliminación uniforme del material en todas las superficies. Con su amplia flexibilidad de proceso, el grabado con haz de iones se presenta como una herramienta versátil y poderosa en aplicaciones de fabricación y microfabricación de materiales.

¿Por qué el material de grafito Vetek Semiconductor es adecuado para fabricar rejillas de haces de iones?

● Conductividad: El grafito exhibe una excelente conductividad, lo cual es crucial para que las rejillas de haces de iones guíen eficazmente los haces de iones para la aceleración o desaceleración.

● Estabilidad química: El grafito es químicamente estable, capaz de resistir la erosión química y la corrosión, manteniendo así la integridad estructural y la estabilidad del rendimiento.

● Resistencia mecánica: El grafito posee suficiente resistencia mecánica y estabilidad para soportar las fuerzas y presiones que pueden surgir durante la aceleración del haz de iones.

● Estabilidad de temperatura: El grafito demuestra una buena estabilidad a altas temperaturas, lo que le permite soportar entornos de alta temperatura dentro de equipos de haz de iones sin fallas ni deformaciones.

Productos de rejilla de fuentes de pulverización de haz de iones de VeTek Semiconductor: