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イオンビームエッチング&ミリング (IBE)

イオンビームエッチング(または不活性ガスによるミリング)は、高真空チャンバー内において適切にパターニングされたマスクを用いて、荷電粒子(イオン)ビームを基板に照射することにより実現されます。イオンビームは、中和器からの電子によって空間電荷が中和されるため、エッチングさ れる側壁プロファイルを制御し、基板の径方向の均一性の最適化、ナノパターニング中のフィーチャーの形成を、軸対称性を保つために回転しながらビームに対する 傾斜角を用いて行うことができます。

一方、基板を傾けることにより、イオンビームの照射方向を変えることができるため、角度のある形状を形成することができます。両者とも、反応性ガスを用いた化学プロセス(RIBE、CAIBE)により、エッチング速度とマスクへの選択性を向上させることが可能です。

Ionfab® システムの優れた均一性と高い柔軟性により、迅速なプロセス開発と再現性のあるプロセス結果が実現します。


Diagram showing ion beam etching ibe technology with Ar, Cl2, CF4 and CHF3

メリット

  • ビームのエネルギーとイオン流量を独立に制御可能
  • 低圧作動環境でプロセス進行
  • 異方的なエッチングが可能
  • 全ての既知材料のエッチングが可能
  • サンプルやマスク表面に対して、エッチング・ビームの入射角を変化させることができるため、傾斜した形状制御が可能
  • プロファイル/サイドウォールの制御とフィーチャーシェーピングが可能
  • RIBE では反応性イオン種を用いるため、多様な材料について高エッチング速度で高選択性のエッチングが可能。 (例:塩素を用いたインジウムリン (InP) エッチング)
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ハードウエア

Ionfab
エッチングイオン源 150 mm または 300 mm (それぞれ最大 4 インチ、8 インチまで対応)
エッチングエリア  最大直径 200 mm または 150 mm の正方形
基板回転速度 最大 20 rpm
基板傾斜角度 0º~75º  (ビームと基板表面の垂直法線方向の間)
基板加熱 最大 300℃ までのヒーター内蔵 (PID 制御)
基板冷却 基板冷却用 He または Ar バックサイドガス(最大 50 Torr)付き 5ºC~60ºCの液体クーラント 

IBE の動作

イオンビームエッチングには、不活性イオンを用いた物理的なエッチングやミリングプロセスと、反応性イオン種を用いた RIBE/CAIBE による化学/反応成分による材料のエッチングレート差や選択性の向上という 2 通りの方法があります。

リアクティブイオンビーム エッチング (RIBE) およびケミカルアシスト イオンビーム エッチング (CAIBE) モードでは、反応種 (CHF3, SF6, N2, O2 等) をソース (RIBE) またはガスリング (CAIBE) に供給してエッチング生成物とマスク材料の選択性を向上させることが可能です。

主な機能

  • 基板ホルダ:
    • 0 ~ 20 rpm の軸回転
    • 10 ~ 300°C の液体冷却 (チラーで10 ~ 60℃) または加熱 (内蔵ヒーターで 61 ~ 300℃)
    • 基板への熱伝達を効率化する He または Ar バックサイドガス
  • 15 cm または 30 cm RF 誘導結合プラズマ (ICP) イオン源により、反応性ガスの使用と低メンテナンスを実現
  • 3つのグリッドアセンブリーにより、イオンビーム形状のコリメーションと制御性に優れ、メンテナンスが容易
  • エッチング要件に合わせたグリッド設計/材料(モリブデンまたはグラファイト)
  • フィラメントを使わない、DC プラズマブリッジ中和器 (PBN) を用い、容易なメンテナンスと反応性ガス雰囲気での使用を実現

アプリケーション

  • メタルスタックエッチング (Au, Pt, Ti)
  • AR (拡張現実) 用スラントエッチング
  • AlGaInAs および InP のレーザーファセットエッチング
  • 磁気抵抗ランダムアクセスメモリ (MRAM)
  • 絶縁体膜
  • III-V族フォトニクスおよびスピントロニクスのエッチング
  • 高温超電導体 YBCO や PBCO のエッチング
Ion Beam Etching SEMs
CAIBE GaAs SEMs

Ionfab イオンビームシステム

Ionfab では、単一ウェハ用ロードロック室 (真空予備室)、カセット交換式操作など、柔軟なハードウェアオプションを用意しています。また、マルチモード機能により、省スペースで高いスループットを実現します。

  • 製造現場で求められる高い均一性と再現性
  • デュアルビーム構成 (エッチングおよびデポジション用) および他のプラズマ装置とのクラスタリングが可能
  • 正確なエンドポイント検知オプション-SIMSまたはOES
  • 15 cm および 30 cm のイオン源搭載の小型チャンバーは、それぞれ、100 mm ウェハおよび 200 mm ウェハまでエッチングが可能
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Ionfab イオンビーム装置

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