การเคลือบด้วยการสปัตเตอร์ด้วยลำไอออนและการกัดด้วยลำไอออน

1. การเคลือบด้วยการสปัตเตอร์ด้วยลำแสงไอออน

พื้นผิวของวัสดุจะถูกยิงด้วยลำแสงไอออนพลังงานปานกลาง โดยพลังงานของไอออนจะไม่เข้าไปในโครงผลึกของวัสดุ แต่จะถ่ายโอนพลังงานไปยังอะตอมเป้าหมาย ทำให้เกิดการกระเด็นออกจากพื้นผิวของวัสดุ แล้วก่อตัวเป็นฟิล์มบางโดยการตกตะกอนบนชิ้นงาน เนื่องจากการกระเด็นที่เกิดจากลำแสงไอออน พลังงานของอะตอมในชั้นฟิล์มที่กระเด็นออกมาจึงสูงมาก และเนื่องจากวัสดุเป้าหมายถูกยิงด้วยลำแสงไอออนในสภาวะสุญญากาศสูง ความบริสุทธิ์ของชั้นฟิล์มจึงสูง และสามารถสร้างฟิล์มคุณภาพสูงได้ ในขณะเดียวกันความเสถียรของชั้นฟิล์มที่ได้จากลำแสงไอออนก็ดีขึ้น ซึ่งสามารถบรรลุวัตถุประสงค์ในการปรับปรุงคุณสมบัติทางแสงและทางกลของชั้นฟิล์มได้ วัตถุประสงค์ของการกระเด็นด้วยลำแสงไอออนคือการสร้างวัสดุฟิล์มบางชนิดใหม่

2. การกัดด้วยลำแสงไอออน

การกัดด้วยลำไอออน (Ion beam etching) คือการใช้ลำไอออนพลังงานปานกลางยิงไปที่พื้นผิวของวัสดุเพื่อทำให้เกิดการสปัตเตอร์และการกัดบนพื้นผิว ซึ่งเป็นเทคโนโลยีหลักในการผลิตอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ อุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ และสาขาอื่นๆ เทคโนโลยีการเตรียมชิปในวงจรรวมเซมิคอนดักเตอร์เกี่ยวข้องกับการเตรียมทรานซิสเตอร์หลายล้านตัวบนแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนผลึกเดี่ยวที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง Φ12 นิ้ว (Φ304.8 มม.) ทรานซิสเตอร์แต่ละตัวสร้างขึ้นจากฟิล์มบางหลายชั้นที่มีฟังก์ชันต่างกัน ประกอบด้วยชั้นแอคทีฟ ชั้นฉนวน ชั้นแยก และชั้นนำไฟฟ้า แต่ละชั้นฟังก์ชันมีรูปแบบของตัวเอง ดังนั้นหลังจากเคลือบฟิล์มแต่ละชั้นแล้ว ส่วนที่ไม่จำเป็นจะต้องถูกกัดออกด้วยลำไอออน เหลือไว้เพียงส่วนประกอบฟิล์มที่มีประโยชน์ ปัจจุบัน ความกว้างของเส้นลวดในชิปได้ถึง 7 มม. แล้ว และการกัดด้วยลำไอออนจึงจำเป็นสำหรับการเตรียมรูปแบบที่ละเอียดเช่นนี้ การกัดด้วยลำแสงไอออนเป็นวิธีการกัดแบบแห้งที่มีความแม่นยำในการกัดสูงกว่าวิธีการกัดแบบเปียกที่ใช้ในระยะเริ่มต้น

เทคโนโลยีการกัดเซาะด้วยลำไอออนมีสองประเภท ได้แก่ การกัดเซาะด้วยลำไอออนแบบไม่ใช้งาน และการกัดเซาะด้วยลำไอออนแบบใช้งาน ประเภทแรกใช้ลำไอออนอาร์กอนในการกัดเซาะ ซึ่งจัดเป็นปฏิกิริยาทางกายภาพ ส่วนประเภทที่สองใช้ลำไอออนฟลูออรีนในการกัดเซาะ โดยลำไอออนฟลูออรีนนอกจากจะมีพลังงานสูงแล้ว ยังทำหน้าที่เป็นตัวดักจับสิ่งแปลกปลอม และยังสามารถกัดเซาะ SiO2 ได้อีกด้วย₂ซิ₃ฟิล์มบาง N4, GaAs, W และฟิล์มบางอื่นๆ มีปฏิกิริยาทางเคมี ซึ่งเป็นทั้งกระบวนการปฏิกิริยาทางกายภาพและกระบวนการปฏิกิริยาทางเคมีของเทคโนโลยีการกัดด้วยลำแสงไอออน ทำให้มีอัตราการกัดที่รวดเร็ว ก๊าซกัดกร่อนที่เกิดจากปฏิกิริยาการกัดคือ CF₄ซี₂F₆、CCl4、BCl₃เป็นต้น ซึ่งเป็นสารตั้งต้นที่เกิดขึ้นสำหรับ SiF₄ซิคลู₄จีแอล₃และ WF₆ ก๊าซกัดกร่อนจะถูกกำจัดออกไป เทคโนโลยีการกัดด้วยลำแสงไอออนเป็นเทคโนโลยีสำคัญในการผลิตผลิตภัณฑ์ไฮเทค

–บทความนี้เผยแพร่โดยผู้ผลิตเครื่องเคลือบสุญญากาศกว่างตงเจิ้นหัว