1.5 Gravure par faisceau à haute énergie

(1) Gravure par faisceau d'électrons

L'effet chimique du faisceau d'électrons est utilisé pour la gravure. Avec une densité de puissance relativement faible, l'irradiation de la surface de la pièce par le faisceau d'électrons ne provoque pratiquement pas d'augmentation de la température de la surface. La collision entre les électrons incidents et les molécules du matériau polymère entraîne la rupture ou la repolymérisation de la chaîne moléculaire, ce qui modifie les propriétés chimiques des matériaux polymères et leur poids moléculaire. L'exposition est principalement divisée en deux types d'exposition, l'un est le type de balayage du faisceau d'électrons, sera concentré dans 1 μm du faisceau d'électrons dans environ 0,5 ~ 5mm de balayage, peut être exposé à n'importe quel graphique ; un autre est la réduction du type de projection de l'exposition du faisceau d'électrons, de sorte que le faisceau d'électrons à travers la plaque de masque, puis 1 / 5 ~ 1 / 10 du rapport de la réduction de la projection à la résistance électronique pour l'exposition des graphiques de circuits intégrés à grande échelle. La gravure par faisceau d'électrons est actuellement la meilleure technologie de production de graphiques à haute résolution, dans des conditions de laboratoire, jusqu'à une taille de caractéristique de 2 nm, en production, peut généralement aussi atteindre une taille de caractéristique de 0,5 ~ 1 μm.

Le traitement par faisceau d'électrons doit être effectué sous vide. Dans un environnement sous vide, les électrons peuvent se déplacer à grande vitesse, la cathode ne s'oxyde pas et la surface à traiter ne peut pas être oxydée par la vapeur. Le traitement par faisceau d'électrons doit être effectué dans un environnement sous vide, ce qui implique certaines limitations.

(2) Gravure par faisceau d'ions

La gravure par faisceau d'ions est l'utilisation d'éléments de gaz rares ou d'autres éléments d'ions dans le champ électrique accéléré dans un flux de faisceau d'ions à grande vitesse, avec son énergie cinétique pour une variété de méthodes de microfabrication, est dans le traitement de précision au niveau sub-micronique ou même millimétrique dans le développement d'un large éventail prometteur de capacités de processus d'une méthode de traitement. Elle peut être divisée en plusieurs catégories :

(i) Processus d'élimination. Tout d'abord, l'argon, le krypton ou le xénon et d'autres gaz inertes sont introduits dans la chambre d'ionisation sous un faible vide, avec une décharge à haute fréquence ou une décharge à courant continu pour réaliser l'ionisation (c'est-à-dire que le nombre d'ions positifs et le nombre d'ions négatifs sont égaux au mélange), dans l'électrode d'accélération, les ions du plasma sous la forme d'un faisceau ont été extraits de la surface de la pièce à partir des atomes ou des molécules, de sorte qu'ils peuvent être traités directement sur la surface de la pièce à usiner ou sur le graphique de l'eau-forte. Le fraisage ionique, le polissage ionique, l'amincissement ionique et la pulvérisation ionique utilisent ce principe.

② Traitement de revêtement. Les ions incidents de faible énergie fixés à la surface de la pièce de microfabrication sont appelés processus de fixation d'ions. Le processus de fixation ionique typique est le processus de revêtement ionique. Le revêtement ionique utilise l'impact du faisceau ionique sur les atomes ou les molécules avec une grande énergie pour adhérer à la surface de la pièce, de sorte que la résistance du revêtement est élevée et la qualité du revêtement est bonne. La technologie du revêtement ionique peut être utilisée pour produire des films de renforcement de surface résistants à l'usure, à la corrosion et à la chaleur, ainsi que des films minces pour l'électronique, les semi-conducteurs et les circuits intégrés.

(iii) Traitement par injection. L'injection d'ions est l'ion accéléré à des dizaines ou centaines de kilo-électronvolts (keV) d'énergie, bombardant la surface de la pièce, la couche superficielle de la pièce pour atteindre les ions à grande vitesse dans l'espace atomique ou sous la forme d'atomes de remplacement incorporés dans la couche superficielle de la pièce et retenus dans la couche superficielle du processus. Dans les circuits intégrés, l'implantation ionique permet de contrôler la quantité de dopage et d'obtenir des paramètres électriques uniformes des circuits intégrés, et dans la fabrication de pièces, l'utilisation du processus d'implantation ionique peut être réalisée par la modification de la couche superficielle du métal.

④ Écriture par faisceau d'ions. Différent de l'exposition au faisceau d'électrons, l'exposition au faisceau d'électrons, les principaux facteurs affectant la résolution de la sensibilité du photopolymère, la génération d'électrons secondaires et le substrat des électrons réfléchis, tandis que la masse des ions est beaucoup plus grande que les électrons, dans la diffusion solide est faible, dans le substrat pour produire l'effet de rétrodiffusion est faible, causé par l'effet de proximité est faible, de sorte que vous pouvez faire la largeur de ligne de moins de 0,1 μm de la précision des graphiques microfins. En raison de la grande masse des ions, des particules, dans la résistance après la résistance est également grande, de sorte que la gamme d'être court, de sorte que l'énergie de l'ion est entièrement absorbée par la résistance, de sorte que la sensibilité de la résistance augmente.

(3) Gravure au plasma

La gravure par faisceau d'ions est un processus de gravure physique. La gravure au plasma est un processus de gravure basé sur une réaction chimique. La gravure par plasma est l'application d'un plasma à basse température, dans lequel la nature chimique du radical libre est très active, l'utilisation de sa réaction chimique avec le matériau à graver permet d'atteindre l'objectif de gravure des matériaux en couches minces.

(4) Gravure au laser

La gravure au laser est principalement utilisée dans les lasers à l'état solide, la longueur d'onde du laser CO2 étant plus longue, elle ne convient généralement pas à la microfabrication. En théorie, le diamètre du spot laser peut être focalisé à 1 μm, mais maintenant l'utilisation du matériau de travail laser, en raison de la qualité inégale du matériau et de la distribution de la température interne des facteurs tels que l'impact de la formation du laser est susceptible de générer des oscillations multiples ou des oscillations excentriques, de sorte que l'angle de divergence du laser augmente, il est difficile de se concentrer à environ 1 μm. Cependant, en raison de la distribution de l'intensité sur le plan focal, il y a une bande étroite de concentration d'énergie, de sorte qu'il y a un seuil de densité d'énergie qui peut être utilisé pour le traitement, de sorte qu'il peut être traité que le diamètre du spot de faisceau du trou est petit. Le diamètre du trou du forage laser peut être aussi petit qu'environ 10 μm, avec un rapport profondeur/diamètre de 5 ou plus.

Les principaux facteurs affectant la précision de la gravure au laser sont l'influence de la puissance de sortie et de la largeur d'impulsion, l'influence de la longueur focale et de l'angle de divergence, et l'influence de la position du foyer ;L'effet de la distribution de l'énergie dans le spot, l'effet de l'irradiation laser multiple et l'effet du matériau de la pièce.