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随着微细加工技术的不断深入,新型离子源的不断兴起,刻蚀技术经历了由湿法刻蚀到一系列干法刻蚀的发展过程,其中,离子束刻蚀技术是利用带能离子轰击固体表面从而产生溅射现象的一种刻蚀方法,由于其刻蚀方向性好、分辨率高、工艺参数可控、费用低廉、可刻蚀的材料种类繁多、环境污染小等的优点而备受关注。良好的均匀性和高刻蚀速率一直是微细加工技术发展的主要内容,随着基片尺寸不断增大,器件结构尺寸不断缩小,这些要求就更为突出。离子束刻蚀技术就是具有广阔前景的一种精密的微细加工技术。
本文面向离子束刻蚀(IBE)技术对清洗刻蚀离子源进行了研究,通过对清洗刻蚀离子源的工作特性、均匀性和离子能量的测试,以及对该离子源工作区域的电磁场进行了计算和模拟,系统的掌握了该清洗刻蚀离子源的各项性能,为下一步研究离子束刻蚀工艺实验打下了坚实的基础。之后研究了不同工艺参数对刻蚀Cu材料刻蚀速率的影响,获得了各因素与刻蚀速率的关系曲线,初步揭示了它们之间的变化规律。
实验研究结果表明:通过理论计算和软件模拟,该清洗刻蚀离子源的电磁场满足工作要求,实验发现采用双圈发射型结构比采用单圈结构所得到的离子束密分布曲线均匀性要好,在其余参数保持不变的条件下,一般的,在一定范围内减小阳极放电电压、减小出口束流、增大距源出口中心距离均可导致出口束密均匀性的提高,在离子柬密分布相对均匀的前提下,Cu材料的刻蚀速率对各工艺参数的依赖关系是诸多因素的综合效果,并根据实验得到了该离子源束密分布和刻蚀速率最好的一组工艺参数。本文的研究工作进一步为离子束刻蚀工艺研究提供了重要参考价值和实验结果。