РПЗ (1058482), страница 2
Текст из файла (страница 2)
мин. +/- 10Полировка поверхностей2 кл. оптической чистоты, ГШПШероховатость поверхностей, нм,<15RMS (на любой площадке размером250 х 260 микрон)Искажение прошедшего волнового < 1 λфронта (TWD) на длине волны λ=633нмТолщина элемента, мм: - вафля сектор - деполяризатор (тонкийкрай)0.55575 1.9456 0.992. Ионно-лучевое полированиеИонно-лучеваяобработкаматериаловосуществляетсяпучкомускоренныхзаряженных частиц, сформированных в автономных источниках ионов.Принцип ионно-лучевой обработки заключается в том, что рабочее веществоподается в автономный источник ионов, в котором происходит его ионизация, ускорениеионов до требуемой энергии и формирование пучка ионов.Обычноэнергияионовсоставляет (100-5000)эВ в зависимости оттехнологического процесса.В случае ионного полирования ( ане травления, т.е.
небольшого удаленияслоя – в нано диапазоне) энергия ионовсоставляет 200-500эВ.Ускоренные ионы попадают втехнологическуюкамерубезстолкновений с остаточным газом ивзаимодействуютобрабатываемогоРис.3 Схема ионно-лучевого полирования АИИ «Радикал»Прираспространениипучкасповерхностьюобъекта,вызываяраспыление материала (ионы аргона)ионоввпромежуткеисточникионов-обрабатываемый объект образуется пучковая плазма, состоящая из ускоренных ионов имедленных электронов, возникающих при ионизации остаточного газа и в результатевзаимодействия пучка ионов с обрабатываемым объектом. Потенциал пучковой плазмы непревышает обычно - ( 10 - 40 )В относительно земли.
Исследования показали, что режимработы источника определяют не только параметры ионного пучка, но и степень егокомпенсации, характеристики вторичной плазмы, свойства пучковой плазмы и характер еевзаимодействия с обрабатываемой поверхностью.На обрабатываемой поверхности происходят следующие процессы: нейтрализацияионов пучка с образованием газового потока, удаление материала в результатефизического распыления или химического взаимодействия ионов с материалом подложки,эмиссия электронов с поверхности при ионной бомбардировке, поступление потока10электронов из пучковой плазмы или с катода нейтрализации, расположенного вблизиисточника ионов.Достоинства ионно-лучевых технологий:- высокая направленность воздействия, обеспечивающая высокую прецизионность;- возможность получения вертикальных ступенек при травлении через маску;- отсутствие ухода размеров элементов;- возможность формирования пучков ионов как инертных, так и химически активныхгазов;- возможность управления энергией ионов в широких пределах;- возможность управления зарядом на обрабатываемой поверхности независимо отпараметров пучка ионов;- точность и простота контроля процесса обработки путем измерения тока пучкаионов;- высокая однородность и воспроизводимость обработки.Недостатки:- низкие скорости травления (0,1-1 нм/с);- значительные радиационные и тепловые воздействия, вызывающие разрушениеконтактных масок, деградацию электрофизических параметров структур и необходимостьохлаждения образцов при травлении.Применение ионно-лучевых технологий позволяет либо повысить качество и выходгодных выпускаемых приборов, либо создавать новые приборы или изделия, изготовлениекоторых другими методами затруднительно.Достоинства источников ионов.Во всех источниках используется единый физический принцип формирования пучкаионов, заключающийся в создании внутри ускоряющего промежутка скрещенныхэлектрического и магнитного полей, удерживающих электроны, ионизующие рабочеевещество.
Величина ускоряющего промежутка примерно равна ларморовскому радиусуэлектрона. Это позволило существенно повысить интенсивность пучка ионов по11сравнению с ограничениями «закона 3/2» (закона Ленгмюра) и исключить применениенакаливаемых элементов.Преимущества очистки подложки пучком ионов состоят в следующем:- более высокий рабочий вакуум;- возможность использования пучков ионов как инертных, так и химически активныхгазов;- управление в широком диапазоне энергией ионов и плотностью тока пучка ионов;-регулировказаряданаобрабатываемойповерхности;- отсутствие электрического поля вблизи обрабатываемой поверхности.Так как состав загрязнений как правило неизвестен, распыление ионами аргона являетсянаиболее эффективным методом удаления сверхтонких поверхностных слоев и позволяетпроводить очистку подложки, недостижимую в случае обработки жидкостными методами.Обработка пучками ионов различных газов поверхностей металлов, полупроводникови диэлектриков позволяет существенно понизить высоту неровностей поверхности, тоесть добиться ее полировки.
Для обработки применяют пучки ионов инертных газов,например, аргона, а также химически активных соединений - кислорода, фторсодержащихсоединений и т. д. Эффект полировки существенно зависит от состава пучка ионов и углападения ионов на подложку.123. Влияние угла падения ионного пучка на коэффициентраспыления шероховатой поверхностиХарактеристикойионногораспыленияявляетсякоэффициент распыления Y , который определяется как среднеечисло удаленных с поверхности атомов под действием однойбомбардирующей частицы (рис.1).Yp N a / N и ,где Na – число выбитых (распыленных) атомов материала;Nи – число ионов, бомбардирующих материал;Рис.4 Взаимодействие бомбардирующейчастицы с поверхностьюКоэффициент распыления зависит от типа распыляемого материала, его состояния,в особенности от детальной структуры и состава поверхности, от геометрии эксперимента[2], а также характеристик падающего потока частиц: плотности ионного тока и энергииионов.
Максимальная энергетическая эффективностьионного распылениялежит вдиапазоне энергий ионов 300-500 эВ. При этом максимальная доля энергий ионоврасходуется на процесс распыления материалов. Согласно гипотезе о парных соударениях[3] при ионной бомбардировке поверхности твердого тела ионами с энергией в диапазонеот 0,2 до 5 кэВ коэффициент распыления зависит от угла падения ионов φ, отложенного отнормали к бомбардируемой поверхности (рис.2). В диапазоне углов φ от 0 до 60 градусовзависимость коэффициента распыления Yр от φ имеет следующий вид:Yp ( ) Yp (0) / cos( );Y p (0) коэффициент распыления при нормальном падении ионов.а)б)Рис.5 Модель(а) и схема(б) ионного бомбардирования поверхности подложки13Даннаязависимостьосновананамеханизмефизическогораспыления.Коэффициент распыления при нормальном падении ионов прямопропорционаленэнергии, рассеиваемой в поверхностном слое материала, в пределах которого упругиестолкновения будут приводить к распылению.
При угле падения ϕ длина пробега ионов, аследовательно, и число столкновений в этом слое будут в 1/cosϕ раз больше.Формаповерхностимикронеровностейпослемоделируетсяшероховатоймеханическойразличнымиобработкигеометрическимифигурами: пирамидами, полусферами, конусами идр.Пирамида является однойраспространенныхРис.6 Модель микронеровностиповерхности в виде пирамидымоделейизнаиболеемикронеровностиповерхности детали после шлифования (рис.3),поэтомураспыления материала Yр от угла падниярасчетзависимостикоэффициентаφ ведется для микронеровности в видепирамиды с углом при вершине α.Расчет коэффициента распыления Yр в зависимости от угла падения ионного пучкаφ в диапазоне от 0 до 85○ (угол φ более 60○ использован в справочных целях) и угла привершине пирамиды α в диапазоне от 180 до 95○ показал неожиданный для нас результат:коэффициент распыления материала, а, следовательно, и скорость ионного травления,мало зависят от угла α, если угол падения ионного пучка φ равен 20○ (рис.
4).14y(ф)12110y(ф)86422345018001150 1,035239153045607580851,035239 1,154524 1,413651 1,998163 3,854159 5,735746 11,375921120 1,154524 1,0352391,035239 1,154524 1,413651 1,998163 2,363287 2,91883811,035239 1,154524 1,413651 1,554904 1,742236100 1,30502 1,103264 1,015411 1,003816 1,064109 1,22051 1,30502 1,41365195 1,362422 1,130332 1,025458 1,000737 1,046766 1,181551 1,255132 1,349427Рис. 7 Зависимость коэффициента распыления Yр от угла падения ионного пучка φ от 0 до 85○ иугла при вершине пирамиды α: 1 – 180○, 2 – 150○, 3 – 120○, 4 – 100○, 5 – 95○15Чтобы объяснить полученные результата расчета, былипостроены пятьгеометрических моделей с углом падения иона 20○, отложенным от вертикали (табл.
1). Изгеометрических рисунков видно, что при изменении угла α от 180 до 95 ○, угол паденияиона φ на наклонную боковую грань пирамиды изменяется в небольшом интервале – от 20до 25○, что дает незначительное для влияния на скорость ионного распыления изменениекоэффициента распыления Yр от 1,082до 1,004 атом/ион.1. Геометрические модели ионного распыления микронеровности в виде пирамидыИсходные данные и результат расчетаГеометрическая модель 180; 20;Yp (20) 1/ cos(20) 1.06412 170; 15;Yp (15) 1/ cos(15) 1.0353 150; 5;Yp (5) 1/ cos(5) 1.003820 130; 5;Yp (5) 1/ cos( 5) 1.035316 110; 15;Yp (15) 1/ cos(15) 1.0353 95; 2230';Yp (22.30) 1/ cos(22.30) 1.08239Следующим этапом работы было исследование рельефа поверхности ситалловойподложки с помощью атомно-силового микроскопа до ионно-лучевой обработки и послевоздействия на нее потока ионов с энергией порядка 200-500 эВ, направляемого подуглами 20 и 90 к поверхности подложки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
