1.5 Методы травления высокоэнергетическим лучом

(1) Травление электронным лучом

Для травления используется химическое воздействие электронного пучка. Поверхность заготовки облучается электронным пучком с довольно низкой плотностью мощности, что практически не вызывает повышения температуры поверхности, и когда падающие электроны сталкиваются с молекулами полимерного материала, они вызывают разрыв молекулярных цепей или повторную полимеризацию, тем самым вызывая изменение химических свойств и молекулярного веса полимерного материала, используя этот эффект, можно проводить воздействие электронным пучком. Экспозиция в основном делится на два типа, один из них является электронным лучом сканирующего типа, будет сфокусирован в пределах 1 мкм электронный луч в диапазоне около 0,5 ~ 5 мм сканирования, вы можете подвергать любой графики; другой является уменьшенной проекции типа электронного луча экспозиции, так что электронный луч сначала через маску пластины, а затем на 1/5 ~ 1/10 от соотношения уменьшается, проецируется на электронный резист для крупномасштабных интегральных схем графики экспозиции. Электронно-лучевое травление в настоящее время является лучшей технологией производства графики высокого разрешения, в лабораторных условиях, до 2 нм размер функции, в производстве, как правило, может также достичь 0,5 ~ 1 мкм размер функции.

Электронно-лучевая обработка осуществляется в условиях вакуума. В вакуумной среде электроны могут двигаться с высокой скоростью, катод не окисляется, а обрабатываемая поверхность защищена от окисления паром. Из-за необходимости находиться в вакууме существуют определенные ограничения.

(2) Травление ионным лучом

Ионно-лучевое травление - это метод микрофабрикации, использующий ионы элементов инертного газа или других элементов, ускоренных в высокоскоростной поток ионного пучка в электрическом поле для выполнения различных процессов микрофабрикации за счет их кинетической энергии. Это перспективный метод обработки с широким диапазоном технологических возможностей с субмикронной и даже миллимикронной точностью. Его можно разделить на:

① Процесс удаления. Прежде всего, аргон, криптон или ксенон и другие инертные газы в низкий вакуум ионизационной камеры, с высокой частотой разряда или разряда постоянного тока, чтобы сделать его равной ионизации (т.е. положительный ион номер и отрицательный ион номер равной смеси), в роли ускоряющих электродов, ионы из плазмы вытаскивается в пучке, с поверхности заготовки, чтобы ударить атомов или молекул, так что вы можете непосредственно завершить обработку заготовки поверхности или графики травления. Ионное фрезерование, ионная полировка, ионное утонение и ионное напыление - все они используют этот принцип.

② Процесс нанесения покрытия. Микрофабрикационный процесс прикрепления низкоэнергетических падающих ионов к поверхности заготовки называется процессом ионного прикрепления. Типичным процессом ионной адгезии является ионное покрытие. При нанесении ионного покрытия атомы или молекулы, на которые воздействует ионный пучок, прилипают к поверхности заготовки с большой энергией, что приводит к высокой прочности покрытия и хорошему качеству покрытия. С помощью технологии ионного покрытия можно производить износостойкие, коррозионностойкие и термостойкие пленки для улучшения поверхности, а также пленки для электроники, полупроводников и интегральных схем.

(iii) Инжекционная обработка. Ионная инъекция - это ионы, ускоренные до энергии от десятков до сотен килоэлектронвольт (кэВ), после бомбардировки поверхности заготовки, поверхностного слоя заготовки высокоскоростными ионами в атомный зазор или в виде атомов замещения, внедренных в поверхность заготовки и удерживаемых в поверхностном слое процесса. При изготовлении интегральных схем ионная имплантация позволяет контролировать количество легирования для получения однородных электрических параметров интегральной схемы, а при изготовлении деталей ионная имплантация может быть использована для достижения модификации поверхности металла.

④ Запись ионным лучом. В отличие от воздействия электронного луча, воздействие электронного луча, основным фактором, влияющим на разрешение является чувствительность фотографического геля, генерация вторичных электронов и подложки отраженных электронов, в то время как ионная масса намного больше, чем электроны, рассеянные в твердых малых, в подложке, чтобы произвести слабый эффект обратного рассеяния, вызванный небольшим эффектом близости, поэтому может производить линии шириной менее 0,1 мкм точность микро-тонкой графики. Из-за большой массы ионов и крупных частиц, сопротивление после входа в резист также велико, поэтому диапазон короче, поэтому энергия ионов полностью поглощается резистом, так что чувствительность резиста увеличивается.

(3) Плазменное травление

Травление ионным пучком - это процесс травления, основанный на физическом воздействии. Плазменное травление - это процесс травления, основанный на химическом воздействии. При плазменном травлении используется низкотемпературная плазма, в которой свободные радикалы химически активны и химическая реакция с травимым материалом используется для травления тонкопленочного материала.

(4) Лазерное травление

Лазерное травление в основном использует твердотельные лазеры, CO2 лазеры имеют большую длину волны и, как правило, не подходят для микрофабрик. Теоретически, диаметр лазерного пятна может быть сфокусирован до 1 мкм, но теперь лазер работает с материалом, из-за неравномерного качества материала и внутреннего распределения температуры и других факторов, формирование лазера склонно к множественным колебаниям или эксцентрическим колебаниям, так что угол расхождения лазера увеличивается, трудно сфокусироваться до 1 мкм. Однако из-за распределения интенсивности в фокальной плоскости существует узкая зона концентрации энергии, так что существует порог плотности энергии, который может быть использован для обработки, так что можно обрабатывать больше, чем диаметр пятна отверстия. Лазерная перфорация может быть размером около 10 мкм и иметь отношение глубины к диаметру 5 или более.

Основными факторами, влияющими на точность лазерного травления, являются влияние выходной мощности и длительности импульса; влияние фокусного расстояния и угла расходимости; и влияние положения точки фокусировки;Влияние распределения энергии внутри пятна; влияние многократного лазерного облучения и влияние материала заготовки и т.д.