イオンビームスパッタリングコーティングおよびイオンビームエッチング

1. イオンビームスパッタリングコーティング

材料の表面に中エネルギーのイオンビームを照射すると、イオンのエネルギーは材料の結晶格子には侵入せず、ターゲット原子にエネルギーを伝達し、ターゲット原子を材料表面からスパッタリングさせて、ワークピース上に薄膜を形成します。イオンビームによるスパッタリングによって、スパッタリングされた膜層の原子のエネルギーは非常に高く、高真空中でターゲット材料にイオンビームを照射することで、膜層の純度が高くなり、高品質の膜を成膜できます。また、イオンビーム膜層の安定性も向上し、膜層の光学特性と機械的特性を向上させることができます。イオンビームスパッタリングの目的は、新しい薄膜材料を形成することです。

2. イオンビームエッチング

イオンビームエッチングは、中エネルギーのイオンビームを材料の表面に照射してスパッタリングや基板のエッチング効果を生み出すもので、半導体デバイス、光電子デバイスなどの製造における主要な技術です。半導体集積回路のチップ製造技術では、直径Φ12インチ（Φ304.8mm）の単結晶シリコンウェハ上に数百万個のトランジスタを作製します。各トランジスタは、異なる機能を持つ複数の薄膜層で構成され、活性層、絶縁層、分離層、導電層からなります。各機能層には独自のパターンがあるため、各機能膜層をめっきした後、不要な部分をイオンビームでエッチング除去し、有用な膜成分をそのまま残す必要があります。現在では、チップの配線幅は7mmに達しており、このような微細なパターンを作製するにはイオンビームエッチングが必要です。イオンビームエッチングは、初期の湿式エッチング法に比べてエッチング精度が高い乾式エッチング法です。

イオンビームエッチング技術には、不活性イオンビームエッチングと活性イオンビームエッチングの2種類がある。前者はアルゴンイオンビームエッチングによるもので、物理反応によるものである。後者はフッ素イオンビームスパッタリングによるもので、フッ素イオンビームは高エネルギーでトラップを生成する役割に加え、SiO₂をエッチングすることもできる。₂、Si₃N4、GaAs、Wなどの薄膜は化学反応を起こし、イオンビームエッチング技術では物理反応プロセスと化学反応プロセスの両方が関与しており、エッチング速度が速い。反応エッチング腐食ガスはCFである。₄、C₂F₆、CCl4、BCl₃など、SiFの生成反応物₄、SiCl₄、GCl₃;、そしてWF₆ 腐食性ガスは除去されます。イオンビームエッチング技術は、ハイテク製品を製造する上で重要な技術です。

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