真空離子刻蝕技術的基本原理,是在特定的真空環境條件下,通過離子束轟擊固體表面出現的濺射現象來對樣品進行剝離、清洗、刻蝕等加工手段。該技術需要用到的有電源、真空容器、真空抽氣泵組、離子源、工作檯、電氣系統、供氣系統、水冷裝置以及快門等主要結構。廣東振華科技本文主要對該工藝的設備構造及其原理做簡單分析。
離子束刻蝕設備的整體構造的主要包括以下部件:真空室、離子源、樣品臺、冷阱、水冷障板、機械泵、擴散泵、氮氣儲罐、CF儲罐、兩個氬氣儲罐、電阻規、冷規、真空壓力表、質量流量計、快門、等離子橋中和器、法拉第筒、管道閥門、三通閥、插板閥、電磁閥、放氣閥等。
在正常進行離子刻蝕或清洗時,首先是通過抽氣泵組將真空容器(真空室)的壓力環境達6*10Pa或更低的條件下,通過對氬氣流量適當的調節(若需用氧作為輔助氣體,可根據合適的比例混合使用),使真空容器得以在1*10Pa~6*10Pa的壓力環境下維持,再將離子源的各個電源接通,離子源便開始工作。
在離子源中引出離子束,離子束受中和器發射的電子的中和作用,而後穿過光闌孔和快門,對工作檯的樣品進行轟擊,產生濺射刻蝕的作用。在樣品表面有製備溝槽的掩膜,沒掩蓋的部分就被刻蝕掉,而掩膜掩蓋部分就可以保留了。因此,離子刻蝕可在樣品表面形成各種溝槽樣式。
等深度溝槽的刻蝕終點,是由電腦程式對快門開啟時間進行自動控制的,該時間由樣品的溝槽深度及其刻蝕速率決定。
深度加權溝槽柵的刻蝕則是根據晶片的深度加權函數及其刻蝕速率,通過計算機對步進電機驅動平移樣品臺通過光闌孔時的停留時間的控制來完成控制的。
真空離子刻蝕技術的發展十分可觀,現已完成了從手動到自動、從實驗室到生產線、從50mm的離子源陽極直逕到350mm離子源的陽極直徑、從用惰性氣體到用反應性氣體、從單一功能刻蝕發展到可做濺射沉積和表面改性等工藝的蛻變。