一种新型离子束刻蚀装置的研制_张冬艳

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1、电子工业专用设备·光刻与刻蚀·EquipmentforElectronicProductsManufacturingEPE一种新型离子束刻蚀装置的研制张冬艳，陈特超(中国电子科技集团公司第四十八研究所，湖南长沙410111)摘要：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％。关键词：离

2、子束；刻蚀；均匀性中图分类号：TN305.7文献标识码：B文章编号：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离子束刻蚀是一种典型的对样品表面以原子、的发展，提高刻蚀设备的功能，满足国内外用户的需分子为单位进行剥离的微细加工工艺和超精密加求，本文就中国电子科技集团公司第四十八研究所工方法，在微电子工业

5、中有广泛的应用前景，在微研制的离子束刻蚀机中的二维运动工件台、自动挡[1]机械的制造中已成为不可缺少的工艺手段。板机构和独立的测束装置及平行束离子源作介绍。离子束刻蚀设备国外在20世纪70年代初期就已有设备的雏形，发展至今已是成熟的商业化产品，1设备工作原理国内在20世纪80年代初开始自行研制并生产单[2]束、单片加工的离子束刻蚀机。为适应半导体工艺离子束加工是在真空条件下，将氩(Ar)、氪收稿日期：2009-12-2734（总第180期）Jan．2010电子工业专用设备EPEEquipmentforElec

6、tronicProductsManufacturing·光刻与刻蚀·(Kr)、氙(Xe)等惰性气体通过离子源产生离子束，经加速、集束、聚焦后，轰击被加工件的表面，即当离子束轰击加工表面的能量超过加工表面材料的原子结合能时，加工表面材料的原子(或分子)被溅射出来，以达到去除表面材料的目的。自转方向偏移方向离子束流离子源图2工件台二维运动示意图2设备结构及特点气缸驱动的自动挡板机构。一般从放电开始到束流稳定往往需要几分钟的时间，在束流稳定后按2.1结构下挡板开关进行刻蚀并同步计时，刻蚀时间可通过图1是离子束刻蚀设

7、备结构示意图。它由离子和挡板连接的时间继电器设定、显示并控制。挡板源、反应室、工件台、真空系统、供气系统、电气控制也可随时对正在进行工作的离子源的束流进行有等主要部分组成。效阻挡。该机构具有自动控制、可显示、可设定等多工件台反应室种功能，为工艺试验前检测束流密度和束的中和情平行束离子源况等工作提供了便利条件。测束器是通过陶瓷引线引入反应室内部，对基真空系统片附近的束流进行测量，通过控制面板上的束流表显示测量结果。此机构对于掌控基片附近的束流提供了可靠的第一手数据。真空系统是本设备的关键之一，它是由分子泵、机械

8、泵、电磁挡板阀、真空管道等组成。为保证工艺的连续性和工艺的多样性，本设备采用恒定送气和恒定抽气的方式。送气采用质量流量计控制，图1离子束刻蚀设备结构示意图保证气流的稳定和均匀。离子源采用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系统，该系统性能2.2刻蚀材料的无选择性稳定，降低了以往由于离子源电源的不稳定而引加工材料广泛，对脆性、半导体、高分子等材料发的设备故障率。离子流密度较高，且整体可