离子束刻蚀碲镉汞的沟槽深宽比改进

高深宽比离子束刻蚀技术是实现碲镉汞红外焦平面探测器的关键工艺技术.国内应用最广泛的双栅考夫曼刻蚀机束散角较大,沟槽深宽比较低.针对Ar离子束刻蚀机,尝试了三种提高深宽比的方法:选择不同的光刻胶做掩模、改变刻蚀角度和使用三栅离子源,并通过扫描电子显微镜(SEM)观察了碲镉汞刻蚀图形的剖面轮廓并计算了深宽比.分析了这些工艺方法对刻蚀图形轮廓的影响,获得了一些有助于获得高深宽比的离子束刻蚀沟槽的实验结果.     

Ar/CHF_3反应离子束刻蚀SiO_2的研究

介绍了Ar/CHF3反应离子束刻蚀和离子束入射角对图形侧壁陡直度及刻蚀选择比的影响。使用紫外曝光技术在SiO2基片上获得光刻胶掩模图形,采用Ar CHF3来刻蚀石英基片,调节二者的流量配比,混合后通入离子源。在Ar和CHF3的流量比为1∶2,总压强为2×10-2Pa,离子束流能量为450 eV,束流为80 mA,加速电压220 V~240 V,离子束入射角15°并旋转样品台的情况下,刻蚀20 min后,得到光栅剖面倾角陡直度为80°~90°。同时发现,添加CHF3后,提高了SiO2的刻蚀速率和刻蚀SiO2与光刻胶的选择比,最高可达7∶1。     

离子束刻蚀设备中离子源故障诊断和维修

介绍了离子束加工技术在半导体工艺中的应用以及离子束刻蚀机的真空和控制系统、Veeco直流栅极离子源及其电源MPS-5001的结构和工作原理、PBN中和器的原理和作用。介绍了离子源电源参数的调整技巧及需要注意的问题,在此基础上给出了离子源常见故障现象的原因及解决办法。     

用于反应离子束刻蚀的离子源

本文介绍了几种在超大规模集成电路制造中,采用反应离子束刻蚀(RIBE)时所用的离子源。阐述了这些离子源的工作原理、设计参数和一些工艺试验结果,并比较了各种离子源的性能。     

Ar/CHF3反应离子束刻蚀SiO2的研究

介绍了Ar/CHF3反应离子束刻蚀和离子束入射角对图形侧壁陡直度及刻蚀选择比的影响.使用紫外曝光技术在SiO2基片上获得光刻胶掩模图形,采用Ar+CHF3来刻蚀石英基片,调节二者的流量配比,混合后通入离子源.在Ar和CHF3的流量比为12,总压强为2×10-2 Pa,离子束流能量为450 eV,束流为80 mA,加速电压220 V～240 V,离子束入射角15°并旋转样品台的情况下,刻蚀20 min后,得到光栅剖面倾角陡直度为80°～90°.同时发现,添加CHF3后,提高了SiO2的刻蚀速率和刻蚀SiO2与光刻胶的选择比,最高可达71.     

用于微细加工的电子迥旋共振微波离子源

反应离子束刻蚀(RIBE)是目前最有希望实现亚微米级图形刻蚀的方法之一,电子迴旋共振(ECR)离子源是七十年代末为适应RIBE而发展起来的一种新型宽束微波离子源,由于它是一种无电极放电,微波场与电子有高效率的能量交换,因而具有在强腐蚀气体下稳定地形或高密度离子束等一系列优点。本文介绍了ECR源的发展概况,工作原理和几种为RIBE用ECR源的结构特征参数。     

薄膜加工用考夫曼离子源的几个问题

近十年来,我国采用离子束刻蚀进行微细加工以及离子束辅助镀膜在电子和光学工业中获得了广泛应用。采用离子束增强镀膜制造超导膜、贮氢合金膜以及离子束注入表面改性等都得到了广泛的研究及应用。在这些先进的工艺中基本上都使用了考夫曼离子源,考夫曼离子源是在空间电推进技术基础上发展起来的,由于要用于空间推进,它必然要具备低气耗、低能耗、高效率、高稳定、长寿命等优点,此外它必须能产生大面积、均匀、强流的离子束。     

不同离子束参数诱导单晶硅纳米微结构与光学性能

使用微波回旋共振离子源,研究了低能Ar+离子束正入射时不同离子束能量和束流密度对单晶硅（100）表面的刻蚀效果及光学性能。结果表明,当离子束能量为1 000 eV,束流密度为88~310 A/cm2时,样品表面出现自组装纳米点状结构,且随着离子束流密度增加排列紧密而有序;粗糙度呈现先减小后迅速增大的趋势,在160 A/cm2附近达到极小值;刻蚀后,近红外波段内平均透过率由53%提高到57%以上,且随着纳米自组装结构有序性的提高而增大。当束流密度为270 A/cm2,能量为500~1 500 eV时,样品表面出现纳米点状结构,且随着离子束能量的增加趋于密集有序;粗糙度呈现先缓慢增加,在1 100 eV附近达到极大值,之后粗糙度迅速下降;刻蚀后样品透过率明显提高,且平均透过率随着点状结构有序性的提高而增大;刻蚀速率与离子束能量的平方成正比。自组织纳米结构的转变是溅射粗糙化和表面驰豫机制相互作用的结果。     

`

介绍了离子束刻蚀的二次效应对图形轮廓以及离子束刻蚀入射角对图形侧壁陡度的影响。利用能量为450eV,束流密度为80mA/cm2的离子束分别以0°、15°、30°、45°和60°的刻蚀入射角对石英基片进行了刻蚀,得到了不同离子束入射角度下的图形侧壁的陡直情况。从电镜照片中可以看出,以30°入射角刻蚀出的图形质量最佳。结果表明,在离子束刻蚀中,选择适当的离子束入射角可以提高图形侧壁陡度,改善图形质量。因此对于离子束刻蚀来说,为控制二次效应,保证图形质量,必须重视离子束入射角的选择。     

聚焦离子束刻蚀性能的研究

对聚焦离子束 (FIB)的基本刻蚀性能进行了实验和研究 .通过扫描电镜对 FIB刻蚀坑的观测 ,给出了在不同材料上 (硅、铝和二氧化硅 ) FIB的刻蚀速率及刻蚀坑的形貌同离子束流大小的关系 .由于不同材料的原子结合能、原子量及晶体结构等因素对离子束溅射产额的影响 ,从而影响着离子束的刻蚀速率 ;随着离子束流的增大 ,刻蚀速率并非线性增加 ,且刻蚀坑的形貌越来越不均匀 ,对此也作了系统的分析和探讨     

离子束溅射刻蚀

离子束溅射刻蚀、离子刻蚀、离子铣以及离子磨削等实属同一概念。离子束能刻蚀任何材料并能加工精细的几何图形。其刻蚀精度仅取决于光刻的水平及其掩膜的性质。目前,离子束溅射刻蚀已能加工出80埃的线条,而化学腐蚀所能达到的极限则为2微米线宽,且有边界轮廓模糊不清、钻蚀、沾污等缺点。离子束溅射刻蚀最突出的优点是窗壁的角度可以控制。这是通过选择入射角度和旋转靶子来完成的,这对金属化覆盖台阶来说极为重要。例如,对镍铁合金,当离子束以0～15度的入射角射到旋转着的靶板时可刻蚀出近于垂直的壁,而其它相关的刻蚀工艺都不能控制窗壁的角度。     

聚焦离子束刻蚀性能的研究

对聚焦离子束（FIB）的基本刻蚀性能进行了实验和研究．通过扫描电镜对FIB刻蚀坑的观测,给出了在不同材料上（硅、铝和二氧化硅）FIB的刻蚀速率及刻蚀坑的形貌同离子束流大小的关系．由于不同材料的原子结合能、原子量及晶体结构等因素对离子束溅射产额的影响,从而影响着离子束的刻蚀速率;随着离子束流的增大,刻蚀速率并非线性增加,且刻蚀坑的形貌越来越不均匀,对此也作了系统的分析和探讨．     

半导体技术

TN3 2005030242 石英和BK7玻璃的离子柬刻蚀特性研究/王旭迪,刘颖,徐向东,洪义麟,付绍军(中国科技大学)//真空科学与技术学报.-2004,24(5 ).-397-400 石英和BK7玻璃是常用的光学材料和微系统材料.用Ar作为工作气体对石英和BK7玻璃及其掩模材料AZ1350的离子束刻蚀特性进行了研究,分析了离子能量,离子束流密度和离子束入射角等几种因素对刻蚀速率和选择比的影响,结合相关理论得到了相应的刻蚀速率拟合方程.AFM测量结果表明刻蚀工艺对材料的低损伤.由于与光刻胶的刻蚀选择比较低,随着石英和BK7玻璃刻蚀深度的增加,图形转移精度下降.因此提高刻蚀选择比是获得高分辨率图形的前提.图8表2参11(刚)     

宽离子束刻蚀微透镜阵列研究

本文对宽束离子束刻蚀技术进行了研究，并运用宽离子束对微透镜阵列进行了刻蚀，表明宽离子束可进行微米、亚微米刻蚀。     

专利文摘介绍

专利号:美国4258266,发明者:William P.Robinson等,申请日期:1979年7月30日。内容提要:离子注入系统中的离子源和靶室各具有单独的真空罩。条状离子源在安置园片的轮上产生截面为条形的离子束,这种形状的离子束使园片轮在横向移动距离很短的情况下,园片即能得到充分扫描。专利要求项:5,页数:9,图:9。     

一种新型离子束刻蚀装置的研制

介绍了一种新型离子束刻蚀装置。该装置具有如下特点:工件台可进行二维运动,带有自动挡板机构和独立的测束装置,中国电子科技集团公司第四十八研究所研制的平行束离子源,以及分子泵加机械泵的真空系统。工艺试验结果表明,该设备是一台先进的半导体工艺设备,性能稳定,刻蚀均匀性可达±4%。     

三轴离子束抛光系统驻留时间算法

在光学离子束抛光工艺中,驻留时间求解是一个关键问题。多数驻留时间求解算法要求离子束在工件表面的材料去除速率在加工过程中保持不变。然而,离子束在工件表面的材料去除速率与离子束入射角度有关。为此,在加工曲面工件时,通常采用精密五轴联动运动平台对离子源的运动及姿态进行实时控制,使得在加工曲面工件时离子束相对工件表面的入射角度始终保持不变,从而保证去除函数在整个离子束抛光过程中保持不变。提出了一种基于仿真加工的迭代驻留时间求解算法,在求解驻留时间的过程中考虑到入射角度带来的去除速率变化,从而使得在离子束抛光系统中只需采用三轴运动控制平台对离子源的运动进行控制,而不再需要对离子源的姿态进行实时控制。入射角度与去除速率曲线可以事先通过实验测得。与五轴运动平台相比,三轴平台更稳定、经济且易于控制。仿真结果表明,算法在三轴离子束抛光系统中具有较好的适用性。     

多晶钨和(100)钨的化学辅助离子束刻蚀

本文叙述了使用电子碰撞离子源产生的离子束和中性ClF_3定向流的化学辅助离子束刻蚀(CAIBE)技术。此技术能刻蚀钨箔和厚度超过40μ的钨膜,具有好的方向性,在39mm~2的面积上模子清晰,并具有高的选择性。(100)钨箔用CAIBE刻蚀显示了好的方向性,而多晶钨膜显示了高的刻蚀速率。在行波管中能用此技术作为模子,在阴极表面上当电子发射时达到控制孔隙率的目的。     

液态金属镓离子源的制备

叙述了为纳米聚焦离子束装置研制的镓液态金属离子源的制备,并对该离子源的I-V特性、角电流密度、稳定性以及寿命等性能进行了测试,结果表明,该源的各项指标均达到了聚焦离子束系统对液态金属离子源的性能要求。     

InGaAs、InP、GaAs、Si、Ge等材料的离子束刻蚀

我们研究了使用CF_4和C_2F_6等气体的反应离子束刻蚀半导体和绝缘材料,并与Ar离子铣的刻蚀速率进行了比较。在联邦科学公司制造的刻蚀系统中用考夫曼型(Kaufman-type)离子源产生离子束。当用Ar离子束刻蚀象InGaAs、InP、GaAs、Si和Ge那样的半导体时,这些材料的刻蚀速率随束流密度的增加而线性地增加。当使用CF_4或C_2F_6离子束时看到了相当不同的情况;在大束流密度下,刻蚀速率偏离了与束流密度呈线性的关系。对于以上所有材料,使用Ar的刻蚀迷率高于使用CF_4或C_2F_6的刻蚀造率。然而,对于SiO_2、BaO、LiNbO_3等基片,C_2F_6和CF_4都能给出比Ar好的线性和更高的刻蚀速率。有一些迹象表明,在大束流时,CF_4和C_2F_6造成表面碳积累。在SiO_2、BaO、LiNbO_2和其他氧化物上碳的累织很少,因为晶格中的氧将与碳以CO、CO_2、或COF_2的形式形成挥发物,所以能看到较好的线性关系。我们报导了可以用调节轴向磁场和调节输入的氧气这两种方法来调节Ⅲ-Ⅴ族化合物与束流密度的关系。我们也报导了采用C_2F_6、CF_4、Ar/O_2和Ar等气体时,在光刻胶与半导体材料之间的差异刻蚀速率。指出了用C_2F_6气体时差异刻蚀速率最好。