一種新型離子束刻蝕裝置的研制_張冬艷

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1、電子工業(yè)專用設(shè)備·光刻與刻蝕·EquipmentforElectronicProductsManufacturingEPE一種新型離子束刻蝕裝置的研制張冬艷，陳特超(中國電子科技集團(tuán)公司第四十八研究所，湖南長沙410111)摘要：介紹了一種新型離子束刻蝕裝置。該裝置具有如下特點(diǎn)：工件臺(tái)可進(jìn)行二維運(yùn)動(dòng)，帶有自動(dòng)擋板機(jī)構(gòu)和獨(dú)立的測束裝置，中國電子科技集團(tuán)公司第四十八研究所研制的平行束離子源，以及分子泵加機(jī)械泵的真空系統(tǒng)。工藝試驗(yàn)結(jié)果表明，該設(shè)備是一臺(tái)先進(jìn)的半導(dǎo)體工藝設(shè)備，性能穩(wěn)定，刻蝕均勻性可達(dá)±4％。關(guān)鍵詞：離

2、子束；刻蝕；均勻性中圖分類號(hào)：TN305.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1004-4507(2010)01-0034-03DevelopmentofaNovelApparatusonIonBeamEtchingZHANGDongyan,CHENTechao(The48thResearchInstituteofCETC,ChangSha410111,China)Abstract:Anew-typedeviceoftheionbeametchingisintroduced.Thedeviceiswiththefoll

3、owingcharacteristics:theworkpieceplatformcanturnintwo-dimension,theautomaticbaffleplateandtest-ingbeamcurrentisequipped,theVeecoionbeamsourcedevelopingby48thinstituteandthevacuumsystemwiththeturbomolecularpumparealsousedinthisdeviceforthefirsttime.Theexperi

4、mentalresultsshowthatthisdeviceisaprogressiveapparatusofthesemi-conductortechnologyandtheuni-formdegreeofetchingislessthan±4%.Keywords:Ionbeam;Etching;Uniformity離子束刻蝕是一種典型的對樣品表面以原子、的發(fā)展，提高刻蝕設(shè)備的功能，滿足國內(nèi)外用戶的需分子為單位進(jìn)行剝離的微細(xì)加工工藝和超精密加求，本文就中國電子科技集團(tuán)公司第四十八研究所工方法，在微電子工業(yè)

5、中有廣泛的應(yīng)用前景，在微研制的離子束刻蝕機(jī)中的二維運(yùn)動(dòng)工件臺(tái)、自動(dòng)擋[1]機(jī)械的制造中已成為不可缺少的工藝手段。板機(jī)構(gòu)和獨(dú)立的測束裝置及平行束離子源作介紹。離子束刻蝕設(shè)備國外在20世紀(jì)70年代初期就已有設(shè)備的雛形，發(fā)展至今已是成熟的商業(yè)化產(chǎn)品，1設(shè)備工作原理國內(nèi)在20世紀(jì)80年代初開始自行研制并生產(chǎn)單[2]束、單片加工的離子束刻蝕機(jī)。為適應(yīng)半導(dǎo)體工藝離子束加工是在真空條件下，將氬(Ar)、氪收稿日期：2009-12-2734（總第180期）Jan．2010電子工業(yè)專用設(shè)備EPEEquipmentforElec

6、tronicProductsManufacturing·光刻與刻蝕·(Kr)、氙(Xe)等惰性氣體通過離子源產(chǎn)生離子束，經(jīng)加速、集束、聚焦后，轟擊被加工件的表面，即當(dāng)離子束轟擊加工表面的能量超過加工表面材料的原子結(jié)合能時(shí)，加工表面材料的原子(或分子)被濺射出來，以達(dá)到去除表面材料的目的。自轉(zhuǎn)方向偏移方向離子束流離子源圖2工件臺(tái)二維運(yùn)動(dòng)示意圖2設(shè)備結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)氣缸驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)擋板機(jī)構(gòu)。一般從放電開始到束流穩(wěn)定往往需要幾分鐘的時(shí)間，在束流穩(wěn)定后按2.1結(jié)構(gòu)下?lián)醢彘_關(guān)進(jìn)行刻蝕并同步計(jì)時(shí)，刻蝕時(shí)間可通過圖1是離子束刻蝕設(shè)

7、備結(jié)構(gòu)示意圖。它由離子和擋板連接的時(shí)間繼電器設(shè)定、顯示并控制。擋板源、反應(yīng)室、工件臺(tái)、真空系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、電氣控制也可隨時(shí)對正在進(jìn)行工作的離子源的束流進(jìn)行有等主要部分組成。效阻擋。該機(jī)構(gòu)具有自動(dòng)控制、可顯示、可設(shè)定等多工件臺(tái)反應(yīng)室種功能，為工藝試驗(yàn)前檢測束流密度和束的中和情平行束離子源況等工作提供了便利條件。測束器是通過陶瓷引線引入反應(yīng)室內(nèi)部，對基真空系統(tǒng)片附近的束流進(jìn)行測量，通過控制面板上的束流表顯示測量結(jié)果。此機(jī)構(gòu)對于掌控基片附近的束流提供了可靠的第一手?jǐn)?shù)據(jù)。真空系統(tǒng)是本設(shè)備的關(guān)鍵之一，它是由分子泵、機(jī)械

8、泵、電磁擋板閥、真空管道等組成。為保證工藝的連續(xù)性和工藝的多樣性，本設(shè)備采用恒定送氣和恒定抽氣的方式。送氣采用質(zhì)量流量計(jì)控制，圖1離子束刻蝕設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖保證氣流的穩(wěn)定和均勻。離子源采用中國電子科技集團(tuán)公司第四十八研究所研制的平行束離子源系統(tǒng)，該系統(tǒng)性能2.2刻蝕材料的無選擇性穩(wěn)定，降低了以往由于離子源電源的不穩(wěn)定而引加工材料廣泛，對脆性、半導(dǎo)體、高分子等材料發(fā)的設(shè)備故障率。離子流密度較高，且整體可